UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ TEMA: CONSTRUCCIÓN DE UN SIMULADOR DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE FUNCIONAMIENTO REAL CHEVROLET CORSA 1.6 MPFI TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ AUTOR: CARLOS EDUARDO CRUZ SIERRA DIRECTOR: ING. ALEXANDER PERALVO, MSc. QUITO ECUADOR 2015

2 Universidad Tecnológica Equinoccial Reservados todos los derechos de reproducción

3 DECLARACIÓN Yo CARLOS EDUARDO CRUZ SIERRA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente. (Carlos Cruz) C.I

4 CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo que lleva por título Construcción de un simulador de inyección electrónico de funcionamiento real Corsa 1.6 MPFI, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por Carlos Cruz, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25. (Ing. Alexander Peralvo, MSc.) DIRECTOR DEL TRABAJO C.I

5 AGRADECIMIENTO A mis Padres por ser un apoyo incondicional que con su excelente ejemplo de perseverancia, con su paciencia y con sus valores inculcados en mi me han permitido cumplir mis metas durante mi carrera y mi vida personal A mi abuelo que aunque ya no esté presente, ha formado en mí la suficiente madurez para afrontar los riesgos y desafíos de la vida. A la Universidad Tecnológica Equinoccial por permitirme desarrollar mi carrera de una manera netamente profesional.

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7 ÍNDICE DE CONTENIDO PÁGINA RESUMEN ABSTRACT ix x 1. INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA IMPORTANCIA DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE VENTAJAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE PRINCIPIOS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA TIPOS DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE SEGÚN EL LUGAR DONDE INYECTAN Inyección Directa Inyección Indirecta SEGÚN EL NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE INYECTORES Inyección Monopunto Inyección Multipunto SEGÚN LA FORMA DE REPARTIR LA INYECCIÓN A CADA CILINDRO Inyección Continua Inyección Intermitente Secuencial Semisecuencial Simultánea SEGÚN EL TIPO DE MANDO, FUNCIONAMIENTO Y REGULACIÓN Inyección Mecánica. 11 i

8 Inyección Electromecánica Inyección Electrónica DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA A GASOLINA M.P.F.I CIRCUITO DE CONTROL ELECTRÓNICO SISTEMA DE FLUJO DE AIRE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE SISTEMA DE ENCENDIDO ESQUEMA DEL CIRCUITO DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA SENSORES SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP) Sensor CKP de tipo inductivo Sensor CKP de tipo Efecto Hall SENSOR DE POSICIÓN DE LA ALETA DE ACELERACION (TPS) SENSOR DE PRESIÓN DE AIRE (MAP) Sensor MAP por diferencia de presión Sensor MAP por diferencia de frecuencia SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE (IAT) SENSOR DE OXÍGENO (SONDA LAMBDA) SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE (ECT, CTS, WTS) SENSOR DE DETONACIÓN (KS) ACTUADORES INYECTORES DE COMBUSTIBLE VÁLVULA DE CONTROL DE MARCHA MÍNIMA (IAC) SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVAS (EVAP) UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECU) FUNCIONES DE LA UNIDAD DE CONTROL Control de inyección de combustible. 39 ii

9 Control del tiempo de ignición CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SIMULADOR DIDACTICO DISEÑO DE LA MAQUETA DISPOSICIÓN Y ESQUEMA DE LOS ELEMENTOS DE LA MAQUETA SISTEMA DE ENCENDIDO SISTEMA DE CONTROL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DIAGRAMA DEL SENSOR ECT DIAGRAMA DEL SENSOR MAP DIAGRAMA DEL SENSOR DE OXÍGENO DIAGRAMA DEL SENSOR TPS DIAGRAMA DEL IAC DIAGRAMA DE SENSOR IAT DIAGRAMA DE SENSOR KS DIAGRAMA DE LOS INYECTORES FUNCIONAMIENTO Y PRÁCTICASDEL SIMULADOR FUNCIONAMIENTO DEL SIMULADOR DIDÁCTICO PRUEBAS DE FUNCINAMIENTO PRUEBAS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN PRUEBAS DEL SISTEMA ELÉCTRICO PRUEBAS EN SENSORES Y ACTUADORES SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE SENSOR DE MARIPOSA DE ACELERACIÓN SENSOR DE TEMPERATURA DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE SENSOR DE OXÍGENO DE GASES DE ESCAPE SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL INYECTORES iii

10 BOBINAS DE ENCENDIDO VÁLVULA DE CONTROL DE AIRE RALENTÍ BOMBA DE COMBUSTIBLE ELABORACIÓN DEL MANUAL DE PRÁCTICAS OBJETIVOS DEL MANUAL DE PRÁCTICAS INFORMACIÓN GENERAL CARACTERÍSTICAS GENERALES INFORMACIÓN DE SEGURIDAD SEÑALIZACIÓN PRÁCTICAS EN EL SIMULADOR E INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN DEL MÓDULO DE ENCENDIDO DE MANEJO DE MANTENIMIENTO INSTRUMENTOS DE DIAGNÓSTICO MULTÍMETRO OSCILOSCOPIO GUIAS PRÁCTICA CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES GLOSARIO DE TERMINOS BIBLIOGRAFÍA ANEXOS 87 iv

11 ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA Tabla 1. Especificación sensor MAP. 59 Tabla 2. Especificación sensor IAT.. 60 Tabla 3. Especificación sensor TPS. 61 Tabla 4. Especificación sensor ECT. 62 Tabla 5. Especificaciones sensor O2 63 Tabla 6. Especificación de Inyectores.. 64 Tabla 7. Especificación de bobina 66 Tabla 8. Especificación de la IAC. 68 Tabla 9. Mantenimiento del módulo. 75 v

12 ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA Figura 1. Inyección Directa... 8 Figura 2. Inyección Directa e Indirecta... 8 Figura 3. Inyección Monopunto y Multipunto Figura 4. Señales Electrónicas de la Inyección Figura 5. Sensor de posición del cigüeñal CKP Figura 6. Sensor inductivo frente a la corona dentada del cigüeñal. 18 Figura 7. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS 20 Figura 8. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS Voltajes. 21 Figura 9. Sensor de Presión de Aire (MAP). 22 Figura 10. Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP 23 Figura 11. Presión del Múltiple de Admisión Alta y Baja presión 24 Figura 12. Presión vs. Voltaje del Sensor MAP. 24 Figura 13. Circuito del Sensor MAP. 25 Figura 14. Circuito del Sensor MAP por Diferencia de Frecuencia. 27 Figura 15. Sensor de Temperatura de Aire IAT. 27 Figura 16. Sensor de Oxígeno (Sonda Lambda) 29 Figura 17. Sensor de Temperatura del Refrigerante Aire ECT 31 Figura 18. Sensor de Detonación KS.. 33 Figura 19. Corte de un Inyector de Combustible 34 Figura 20. Válvula de Control de Marcha Mínima IAC.. 35 Figura 21. ECU Chevrolet Corsa 1.6 M.P.FI.. 37 Figura 22. Esquema Parte Frontal de la Maqueta 40 Figura 23. Bobina DIS. 41 Figura 24. Conector Bobina DIS Figura 25. Cable de Bujía.. 42 Figura 26. Placa en L para las Bujías 43 Figura 27. Instalación de Bujías 43 Figura 28. Bujías.. 44 Figura 29. Sistema de Encendido 44 vi

13 Figura 30. SWICH de Encendido. 45 Figura 31. SWICH de Encendido Conexiones Figura 32. Unidad de Control ECU.. 46 Figura 33. Instalación de la Unidad de Control ECU 46 Figura 34. Unidad de Control ECU Instalada. 47 Figura 35. Instalación Canastilla Unidad de Control ECU Figura 36. Fusiblera 48 Figura 37. Instalación Soporte Sensor KS.. 49 Figura 38. Instalación Motor para la Polea Sensor KS. 49 Figura 39. Instalación Polea Sensor KS Figura 40. Placa en L para los Sensores Figura 41. Estanqueidad 65 Figura 42. Atomización.. 65 Figura 43. Calibración y limpieza válvula IAC 67 Figura 44. Dimensiones del simulador 70 Figura 45. Peligro Caliente 72 Figura 46. Peligro Alto Voltaje Figura 47. Peligro Corte. 72 Figura 48. Atención refiérase al manual. 73 Figura 49. Multímetro.. 76 Figura 50. Osciloscopio.. 77 vii

14 ÍNDICE DE ANEXOS PÁGINA ANEXO Vista frontal del módulo. ANEXO Vista posterior del módulo. ANEXO Vista lateral del módulo. viii

15 RESUMEN Los objetivos principales de este trabajo es crear un simulador didáctico eficiente para dar un alto conocimiento y percepción sobre la inyección electrónica y la aplicación de los conocimientos adquiridos durante mi carrera para diseñar y construir un simulador didáctico. El presente trabajo es una recopilación de todos los procesos que se realizaron a cabo para la construcción del simulador didáctico de inyección electrónica desde, su estructura hasta el sistema eléctrico que permite tener la funcionabilidad del proyecto. Además podemos encontrar la sección de construcción del tablero ahí se muestra como se fabrica la estructura y accesorios, ciertas técnicas y materiales. Y también el esquema eléctrico general que permite el funcionamiento adecuado del simulador didáctico de inyección. En las últimas secciones del trabajo encontramos los resultados obtenidos del proyecto, y todos los beneficios que brinda este tipo de proyecto. El simulador didáctico puede funcionar de dos diferentes maneras, la primera es con un funcionamiento normal, la segunda es un funcionamiento con pruebas de fallas y códigos de error esto nos permite diagnosticar y visualizar las fallas que se pueden presentar en el sistema de inyección electrónica. Con esta configuración el simulador didáctico no solo permite observar un funcionamiento real sino también la visualización de fallas. ix

16 ABSTRAC The main objectives of this work is to create an efficient training simulator to give a high knowledge and perception about electronic injection and application of the knowledge gained during my career to design and build a training simulator. The present work is a compilation of all the processes that were carried out for the construction of the training simulator electronic injection from its structure to the electrical system that allows the functionality of the project. We can also find the construction section of the board is shown here as the structure and accessories, certain techniques and materials production. And also the general wiring diagram that enables proper functioning of the educational simulator injection. In the last sections of the work we found the results of the project, and all the benefits that this type of project. The training simulator can operate in two different ways, the first is a normal operation, the second operation is a testing error codes faults and this allows us to visualize and diagnose the faults that may occur in the fuel injection system. With this configuration the didactic simulator not only allows us to observe actual operation but also the display of faults. x

17 1. INTRODUCCIÓN

18 Un simulador de inyección electrónica de tiempo real es un tablero didáctico compuesto de todos los componentes de inyección y encendido con sus unidades de mando (ECU) y cableado correspondiente, funcionamiento y accionamiento a 12 y 5 voltios corriente continua para poder generar todo tipo de señales de naturaleza eléctrica-electrónica que intervienen en el sistema, disponen también de documentación técnica con características, comprobaciones y diagrama cableado. Sus partes principales del panel simulador de inyección multipunto secuencial esta compuesto de todos los componentes de inyección y encendido con sus unidades de mando (ECU) y cableado correspondiente, funcionamiento y accionamiento a 12 voltios corriente continua para poder generar todo tipo de señales de naturaleza eléctrica-electrónica que intervienen en el sistema. Documentación técnica con características, comprobaciones y diagrama cableado. Este tipo de simuladores didácticos representa un gran aporte al medio ambiente considerando que: Desde hace muchos años atrás la conservación del medio ambiente y el control a la industria automotriz por la emisión de gases contaminantes se ha constituido en un factor fundamental, es así que esto ha obligado a los fabricantes a desarrollar tecnologías cada vez mas precisas y avanzadas para así evitar mas deterioro al entorno, un ejemplo de esto es la incursión de la electrónica en los motores de combustión interna por medio de sensores y actuadores que permiten un mejor control y aprovechamiento del combustible y así evitan mayor contaminación; es precisamente de lo que se trata el proyecto en el cual se hace una Construcción de un simulador didáctico de inyección electrónica a gasolina M.P.F.I. en el mismo se explica el funcionamiento del sistema y la labor que hacen tanto los sensores y actuadores en dicho sistema, eso si de una manera mucho mas clara y didáctica, ya que se puede visualizar y presenciar de manera directa el trabajo por ejemplo de los inyectores los cuales muestran la manera en la 1

19 que inyectan el combustible en los cilindros, igualmente se puede presenciar el salto de chispa de las bujías, etc. Es así como se pretende que el simulador se convierta en una herramienta útil para los estudiantes e instructores de la Carrera de Ingeniería Automotriz, ya que aparte de mostrar y exponer el funcionamiento de un sistema multipunto de inyección electrónica, se ha implementado dispositivos de control algunos sensores y actuadores del simulador para así provocar fallas que pueden ser diagnosticadas e investigadas gracias a las guías de práctica que son parte del proyecto y que junto a los diagramas ayudaran al estudiante a incrementar y reforzar sus conocimientos en cuanto a materias como son electrónica, electricidad y autotrónica. 2

20 2. MARCO TEÓRICO

21 2.1. SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA La inyección electrónica es una forma de inyección de combustible, tanto para motores de gasolina, en los cuales lleva ya varias décadas implantadas, como para motores diésel, cuya introducción es relativamente más reciente. Se puede subdividir en varios tipos (monopunto, multipunto, secuencial, simultánea) pero básicamente todas se basan en la ayuda de la electrónica para dosificar la inyección del carburante y reducir la emisión de agentes contaminantes a la atmósfera y a la vez optimizar el consumo. Este sistema ha remplazado al carburador en los motores de gasolina. Su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores. En los motores diésel ha sustituido a la bomba inyectora, con inyectores mecánicos, por una bomba de alta presión con inyectores electrohidráulicos. Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y dosificar la mezcla aire / combustible, de tal modo que quede muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), es decir factor próximo a 1 lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible. El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, régimen del motor (estos dos son los más básicos), y son los que determinan la carga motor, es decir la fuerza necesaria de la combustión para obtener un par motor, es decir una potencia determinada. Por otra parte hay que suministrar el combustible a unos 2,5-3,5 bar a los inyectores, esto se logra con una bomba eléctrica situada a la salida del depósito o dentro del mismo. 3

22 Adicionalmente se toman en cuenta otros datos, como la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor MAP) en los motores turboalimentados, posición de la mariposa y cantidad de oxígeno en los gases de escape, entre otros. Estas señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los actuadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada, teniendo siempre en cuenta las proporciones aire/combustible. El sensor PAM o MAP (Presión Absoluta del Múltiple o Colector) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y la "Sonda lambda" la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión. Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la estequiométrica (factor lambda = 1). Esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha. Estos sistemas desde hace algún tiempo tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de aparatos de diagnóstico electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango. La detección de fallas, llamados "DTC" (Diagnostic Trouble Codes) debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección. 4

23 La reparación de estos sistemas se limita al remplazo de los componentes que han fallado, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos. Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección. La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos. Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible IMPORTANCIA DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE Debido a la evolución muy rápida de los vehículos, el viejo carburador ya no sirve más para los nuevos motores, en lo que se refiere a la contaminación del aire, economía de combustible, potencia y respuestas rápidas en las aceleraciones, etc. 5

24 Entonces se desarrolló sistemas de inyección electrónica de combustible, que tiene como objetivo proporcionar al motor un mejor rendimiento con más economía en todos los regímenes de funcionamiento, y principalmente menor contaminación del aire. Los sistemas de inyección electrónica tienen la característica de permitir que el motor reciba solamente el volumen de combustible que necesita. En vista que es una tecnología más desarrollada al sistema de dosificación de combustible mediante carburador, se han obtenido diversas ventajas frente a éste, por ello es que en la actualidad se sigue utilizando en la gran mayoría de vehículos VENTAJAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE VENTAJAS COMBUSTIBLE Menos contaminación. Más economía. Mejor rendimiento. Arranque más rápido. No utiliza el ahogador (choque). Mejor aprovechamiento del combustible. Tiene menos partes móviles. Menos pérdida de potencia. Baja demanda de electricidad PRINCIPIOS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA La inyección electrónica básicamente se fundamenta en que existen unos captadores o sensores que detectan permanentemente el estado de funcionamiento del motor y sus características. En forma de señales eléctricas, transmiten las señales recogidas a una unidad electrónica de control, que se encargará según los diferentes valores recibidos de: 6

25 Determinar la cantidad exacta de combustible necesario para cada momento de funcionamiento del motor. Gobernar con precisión y al instante la duración que permanecerán abiertos los inyectores. El inyector está alimentado con gasolina bajo una presión constante, y el tiempo en que permanecerá abierto es proporcional a la cantidad que precisa. Estos principios son los mismos para cualquiera de los tipos de inyección electrónica de gasolina TIPOS DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE Los sistemas de inyección se pueden clasificar de acuerdo a cuatro características distintas: Según el lugar donde inyectan. Según el número y disposición de inyectores. Según la forma de repartir la inyección a cada cilindro. Según el tipo de mando, funcionamiento y regulación SEGÚN EL LUGAR DONDE INYECTAN Inyección directa El inyector introduce el combustible directamente en las cámaras de combustión. Este sistema de alimentación es el más novedoso y se está empezando a utilizar ahora en los motores de inyección a gasolina. Ver figura 1. 7

26 Figura 1. Inyección Directa (Mecánica Virtual, 2011) Inyección indirecta El inyector introduce el combustible en el múltiple de admisión, encima o antes de la válvula de admisión, que no tiene por qué estar necesariamente abierta. Ver figura 2. Figura 2. Inyección Directa e Indirecta (AUDI, 2008) 8

27 SEGÚN EL NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE INYECTORES Inyección Monopunto Existen solamente un inyector, el cual introduce el combustible en el múltiple de admisión, antes de la mariposa de aceleración Inyección Multipunto En éste sistema se tiene un inyector por cilindro, es decir si el motor consta de 4 cilindros tendremos 4 inyectores. Los inyectores están dispuestos de la tal forma que inyecten el combustible hacia las cámaras de combustión. Es el sistema actualmente más utilizado. Ver figura 3. Figura 3. Inyección Monopunto y Multipunto (Mecánica Virtual, 2011) 9

28 SEGÚN LA FORMA DE REPARTIR LA INYECCIÓN A CADA CILINDRO Inyección Continua Los inyectores introducen el combustible de forma continua en los colectores de admisión, previamente dosificada y a presión, la cual puede ser constante o variable Inyección Intermitente Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir; el inyector abre y cierra según recibe órdenes de la unidad de control. La inyección intermitente se clasifica a su vez en tres tipos: Secuencial El combustible es inyectado en el cilindro con la válvula de admisión abierta, es decir; los inyectores funcionan de uno en uno de forma sincronizada Semisecuencial El combustible es inyectado en los cilindros de forma que los inyectores abren y cierran de dos en dos, es decir, en un motor de cuatro cilindros, mientras dos inyectores están abiertos, los otros dos inyectores estarán cerrados Simultánea El combustible es inyectado en los cilindros por todos los inyectores a la vez, es decir; abren y cierran todos los inyectores al mismo tiempo. 10

29 SEGÚN EL TIPO DE MANDO, FUNCIONAMIENTO Y REGULACIÓN Inyección Mecánica Este tipo de inyección es conocido también con el nombre de K Jetronic. Su funcionamiento es netamente mecánico, debido a que su acción de inyección es controlada de forma mecánica. Cumple con las siguientes funciones fundamentales: El volumen de aire aspirado por el motor, es medido mediante un caudalímetro. Una bomba eléctrica se encarga de enviar el combustible hacia un dosificador distribuidor que suministra dicho combustible a los inyectores. La mezcla es preparada en función del aire aspirado por el motor y de acuerdo a la posición de la válvula de mariposa, de la misma manera lo censado por el caudalímetro actúa sobre el dosificador distribuidor Inyección Electromecánica Este tipo de inyección es conocido también con el nombre de KE- Jetronic, el cual combina el anterior sistema K-Jetronic con una unidad de control electrónica. El KE-Jetronic es un sistema de inyección mecánico-electrónico que se basa en el K-Jetronic. Un sistema electrónico adicional registra un sin número de magnitudes de medición en el motor y posibilita así la optimización del consumo de combustible a la calidad de los gases de escape. En el sistema KE- Jetronic se controla eléctricamente todas las correcciones de mezcla, mediante un actuador de presión electromagnético que funciona por medio de una señal eléctrica variable procedente de la unidad de control. Esta unidad de control electrónico recibe y procesa las señales eléctricas que transmiten los sensores, como el de temperatura del refrigerante y el de posición de mariposa. 11

30 El caudalímetro de este sistema está equipado de un potenciómetro para detectar eléctricamente la posición del plato sonda; en la unidad de control se procesa esta señal y ayuda principalmente para determinar el enriquecimiento para la aceleración Inyección Electrónica Este sistema de inyección se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, régimen del motor, y son los que determinan la carga motor, es decir la fuerza necesaria de la combustión para obtener un par motor, es decir una potencia determinada. Consta fundamentalmente de sensores, una unidad electrónica de control y de actuadores. Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la estequiométrica (factor lambda = 1). Esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha. Estos sistemas desde hace algún tiempo tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de aparatos de diagnóstico electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango. La detección de fallas, llamados "DTC" (Diagnostic Trouble Codes) debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección. 12

31 Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA A GASOLINA M.P.F.I. El sistema de inyección electrónica de combustible multipunto podemos dividirlo básicamente en dos subsistemas principales, por llamarlo de algún modo, así tendríamos por un lado la parte electrónica, que sería todo lo correspondiente a los circuitos eléctricos y electrónicos que componen el motor de un vehículo; y por otro lado tendremos el sistema de alimentación de combustible, que sería todo lo que respecta al flujo del combustible a través de todo el circuito. También podemos anotar que en la actualidad los sistemas de inyección electrónica están comandados junto al sistema de encendido por la unidad de control electrónica, por lo cual se considera importante respaldar a este sistema en correlación al sistema de inyección electrónica CIRCUITO DE CONTROL ELECTRÓNICO En la inyección electrónica de cualquier vehículo encontramos muchas similitudes, y no es la excepción la parte de los circuitos electrónicos que componen la misma. Describiré este sistema de una manera global, ya que en los siguientes capítulos profundizare el tema explicando detalladamente acerca de los sensores y actuadores, con sus respectivos valores óptimos de funcionamiento e incluso las posibles fallas que pueden presentarse. Ver figura 4. 13

32 Medición del caudal de aire ECU Otras señales CKP ECT MAP TPS KS IAT O2 MOTOR Señal de los inyectores Figura 4. Señales Electrónicas de la inyección En la figura se observa claramente lo que se pretende decir en esta parte del circuito de control electrónico (ECU) entran y salen señales, éstas son señales de voltaje, las cuales hacen que el motor opere de manera correcta en distintas condiciones de funcionamiento, las señales que entran a la ECU son las de todos los sensores, los cuales miden todos las características que está presentando ese mismo instante el motor. La ECU se encarga de almacenar esos datos con los que tiene registrados en su memoria, para así saber en qué condiciones se encuentra operando ese motor y también saber si todos los componentes se encuentran en orden y funcionando adecuadamente. Posteriormente la misma ECU enviará las señales a los actuadores, para que opere de acuerdo a lo que los sensores han captado. Entre los diferentes sensores que tenemos en la inyección electrónica están: CKP que mide las revoluciones por minuto del motor, CMP que indica la posición del árbol de levas, ECT que mide la temperatura de refrigerante del motor, IAT que mide la temperatura de aire que ingresa al motor, MAP que mide la presión de aire que existe en el múltiple de admisión, MAF que mide el flujo de aire, TPS que mide la posición de la mariposa de aceleración. 14

33 SISTEMA DE FLUJO DE AIRE Después de que el aire pasa por el filtro, su caudal se mide mediante un caudalímetro que dependiendo de la marca del fabricante puede ser de ultrasonido, o con un sistema a presión que en algunos casos en el mismo caudalímetro se incluyen el captador de presión atmosférica y el sensor de temperatura de aire, el más conocido sensor para detectar el flujo del aire que ingresa al motor es el sensor MAF que puede ser de hilo caliente o película caliente; en ambos casos el funcionamiento es de la siguiente forma: el elemento sensor es calentado por la corriente que alimenta al sensor, la ECU trata de mantener una temperatura constante, pero conforme el aire ingresa al múltiple, el sensor es enfriado por lo que la corriente para mantener dicha temperatura aumenta. Esto quiere decir que cuando el aire enfría al elemento del sensor, este cambiará su resistencia lo cual permitirá el paso de mayor corriente por el circuito del sensor e inversamente si se vuelve a calentar o sea menor paso de aire; el voltaje será menor; logrando así proporcionar a la unidad de control la información sobre la cantidad de aire que ingresa al múltiple ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE En lo referente a la alimentación de combustible en un sistema de inyección electrónica, podemos decir que cumple con el mismo principio de funcionamiento que cualquier otro sistema convencional, es decir, consta de un tanque o depósito de combustible, del cual obtiene éste carburante, una bomba, en el caso de la inyección electrónica una bomba eléctrica que previamente pasa por un filtro para retener las impurezas existentes. Consecutivamente esta bomba entregara a un caudal determinado al resto del sistema que se encarga de mantener una presión, aproximadamente de 2,5 a 4 bares. Los elementos que continúan son los que cambian en comparación de un sistema de carburador. Una vez que la bomba ha entregado ya el combustible, éste se dirige hacia un riel de inyectores, 15

34 pasando por un regulador de presión, para que exista una presión constante y el funcionamiento sea óptimo. De igual manera se explicará de una manera más detallada el funcionamiento de todos estos componentes en los siguientes capítulos. Ahora se encuentra el combustible en el riel de inyectores, a una presión adecuada para finalmente pasar a cada uno de los inyectores, los mismos que abrirán y entregaran el combustible pulverizando a las cámaras de combustión, donde se quemará a su respectivo momento y evacuara a manera de gas por el sistema de escape SISTEMA DE ENCENDIDO Está sincronizado con el sistema de inyección para una combustión perfecta, la unidad de control se encarga de realizar las operaciones necesarias para que esto ocurra. Este sistema posee en general un módulo de encendido que esta sellado y puede tener o no en su interior las bobinas de encendido, dicho módulo está controlado por la unidad de control electrónico. En otros casos las bobinas pueden controlar dos bujías o también controlan individualmente cada bujía; esto depende específicamente del tipo de sistema de encendido que posea cada vehículo. En caso de que no exista distribuidor el avance centrífugo y el avance por depresión son remplazados por un campo característico memorizado en la unidad de control, así mismo el avance del ángulo de encendido puede corregirse en función de las temperaturas del motor, de la cantidad de aire aspirado; y de la posición de la aleta de la mariposa. Esta variación electrónica del encendido proporciona al motor dos ventajas principales: En primer lugar el régimen del motor lo toma directamente del sensor del cigüeñal, lo cual permite receptar datos con mayor precisión que con el distribuidor sea este de transmisor inductivo o de efecto hall. Así se consigue aprovechar mejor el combustible y el par motor es mayor. 16

35 En segundo lugar, debido a la posibilidad de la unidad de control de memorizar, el ángulo del avance puede modificarse óptimamente y sin influir en el avance de encendido en otros casos. Así lograremos mejorar el rendimiento del motor y bajar el consumo del combustible. Para el hecho de activar o encender cada bujía en el orden preciso, la ECU tiene ya establecidos los parámetros y el orden en el que debe hacerlo; así mismo mediante la información que los sensores como el MAP, TPS, VSS, CKP, etc. Proveen a la ECU esta puede controlar el avance del encendido logrando así una combustión casi perfecta ESQUEMA DEL CIRCUITO DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA En este capítulo se explica los principios y funcionamiento del sistema de inyección electrónica multipunto a gasolina. A continuación se trata la manera en la que opera un sistema de inyección electrónica a gasolina, se mostrara un esquema general de las entradas y salidas que presenta la unidad de control electrónica ECU en la inyección electrónica de hoy en día SENSORES Los sensores informan al módulo electrónico de control mediante las señales eléctricas en todo momento las condiciones reales del funcionamiento del motor SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP) El CKP, o sensor de posición de cigüeñal proporciona la señal con información sobre la posición del cigüeñal enviando este dato a la ECU, la cual realiza el cálculo del tiempo de inyección, de ignición y de revoluciones del motor según la señal recibida. Ver figura 5. 17

36 Figura 5. Sensor de posición del cigüeñal CKP Sensor CKP de Tipo Inductivo Proporcionar a la ECU la posición del cigüeñal y las r.p.m. Es del tipo captador magnético. Es un sensor de tipo inductivo. Se instala cercano a la rueda volante de inercia, los dientes de la cinta del volante de inercia pasan muy cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna; es decir si la cinta dentada tuviera 300 dientes, por ejemplo en cada vuelta completa del eje cigüeñal se inducirían 300 pulsos en el sensor. Ver figura 6. Figura 6. Sensor inductivo frente a la corona dentada del cigüeñal (Cise Electronics, 2011) 18

37 El sensor CKP de tipo inductivo genera una onda alterna senoidal con una irregularidad cíclica producida por un diente faltante sobre la rueda fónica de excitación montada en el cigüeñal. Consta de una bobina arrollada sobre un núcleo de imán enfrentado a la rueda dentada o fónica Sensor CKP de Tipo Efecto Hall El sensor de cigüeñal de tipo hall genera una sola onda cuadrada con tantas señales como cilindros tenga el motor, monitorea la posición del cigüeñal, y envía la señal al módulo de encendido indicando el momento exacto en que cada pistón alcanza el máximo de su recorrido. Lo importante en este tipo de onda es que la base de la señal llegue a 0V (máximo 1V) para que la ECU lo pueda interpretar. Estos sensores tienen 3 cables de conexión: Alimentación 5V. Masa. Señal SENSOR DE POSICIÓN DE LA ALETA DE ACELERACIÓN (TPS) El sensor de posición del acelerador (TPS) es un potenciómetro (un tipo de resistor variable) con una amplia variedad de modelos. La computadora suministra voltaje y tierra al sensor. El sensor tiene una pieza de tipo rotativo o de tipo lineal y si está montada en el motor la pieza viene acoplada al acelerador de manera que se mueven juntos. El sensor envía una señal de voltaje a la computadora indicando la posición del acelerador y la señal se incrementa cuando se abre el acelerador. 19

38 La computadora usa la posición del acelerador para determinar el estado de operación: neutro (acelerador cerrado), crucero (parcialmente en neutro) o aceleración intensa (acelerador muy abierto) y entonces puede controlar adecuadamente las mezclas de aire-combustible, avance del encendido, velocidad en neutro, etc. Ver figura 7. Figura 7. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS El sensor TPS es un potenciómetro rotatorio que le envía a la computadora una señal, la cual indica en qué posición se encuentra la mariposa de aceleración. Ver figura 8. El sensor TPS cuenta con un conector de 3 terminales, las cuales son: 5 voltios. Tierra. Señal. 20

39 Figura 8. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS Voltajes (Diagnostic, 2008) Normalmente las terminales de los extremos son el voltaje de alimentación y la tierra; y la terminal del centro es la señal de referencia. El voltaje de alimentación del sensor es por lo general de 5V para cualquier marca. El sensor TPS generalmente se encuentra montado en el exterior del armazón del acelerador y conectado al eje del acelerador. Cuando el sensor TPS falla, provoca lo siguiente: Marcha mínima inestable. Se enciende la luz Check Engine. Jaloneo del motor. Pérdida de potencia. Por lo general el sensor TPS tiene 3 terminales de conexión, o 4 cables si incluyen un switch destinado a la marcha lenta. En caso de tener los 3 cables, el cursor al recorrer la pista se puede conocer según la tensión dicha, la posición del cursor. Si posee switch para marcha lenta, es decir los 21

40 4 terminales, el cuarto cable va conectado a masa cuando es detectada la mariposa en el rango de marcha lenta, que depende según el fabricante y modelo, por lo general se encuentran en un rango de 0.45 a 055 Volts SENSOR DE PRESIÓN DE AIRE (MAP) Es conocido como MAP por sus siglas en ingles que significan Manifold Absolute Presion. Se encuentra en la parte exterior del motor después de la mariposa de aceleración. Este sensor se encarga de medir la presión absoluta en el colector de admisión; puede ser de dos tipos por diferencia de presión o por diferencia de frecuencia. Ver la figura 9. Figura 9. Sensor de Presión de Aire (MAP) Sensor MAP por diferencia de Presión El MAP de variación de presión funciona con una resistencia de tipo variable, que se acciona con el vacío resultante durante el ciclo de admisión del motor. Este sensor tiene 3 conexiones, éstas son la conexión a masa (de nulo a 0,08 voltios aproximadamente), la conexión destinada a alimentación del sensor (es decir, la entrada de corriente de aproximadamente unos 5 voltios) y por último la salida la cual tienen una tensión variable entre los 0,6 y 2,8 voltios. 22

41 En el sensor de presión absoluta (MAP) hay un chip de silicio montado dentro de una cámara de referencia. En un lado del chip esta una presión de referencia. Esta presión de referencia es o bien un vacío perfecto o una presión calibrada, dependiendo de la aplicación. Por el otro lado está la presión a medir. El chip de silicio cambia su resistencia con los cambios de presión. Cuando el chip de silicio se flexiona por el cambio de presión, su resistencia eléctrica cambia. Este cambio en la resistencia hace variar la señal de voltaje. La ECU interpreta el cambio en el voltaje como un cambio en la presión y cualquier cambio en la señal de voltaje significa que hubo un cambio en la presión. Ver figura 10. Figura 10. Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP (Beto Booster, 2006) La presión del múltiple de admisión tiene una relación directa con la carga del motor. La ECU necesita conocer la presión en el múltiple de admisión para calcular la cantidad de combustible a inyectar, cuando encender el cilindro, y otras funciones. El sensor MAP se encuentra directamente en el múltiple de admisión o se monta en la parte alta en el compartimiento del motor y se conecta al múltiple de admisión con una manguera de vacío. Es muy importante que la manguera de vacío no tenga dobleces para un correcto funcionamiento. Ver figura

42 Figura 11. Presión del Múltiple de Admisión Alta y Baja presión. (Beto Booster, 2006) El sensor MAP utiliza un vacío perfecto como una presión de referencia. La diferencia de presión entre la presión de vacío y la presión del múltiple de admisión cambia de la señal de voltaje. El sensor MAP convierte la presión del múltiple de admisión en una señal de voltaje (PIM). Ver figura 12. Figura 12. Presión vs. Voltaje del Sensor MAP (Beto Booster, 2006) 24

43 Conforme incrementa la presión del múltiple de escape, el voltaje incrementa. La interpretación de esta gráfica nos esclarece con facilidad la dinámica del Sensor MAP; un vacuómetro físico nos ayudara a comprobar la lectura real del Sensor. Ver figura 13. Figura 13. Circuito del Sensor MAP (Beto Booster, 2006) Sensor MAP por diferencia de frecuencia El sensor MAP por diferencia de frecuencia tiene incluido en su interior un condensador con un circuito oscilante interno, lo que sucede es que cuando la distancia entre las capas del condensador varían, provoca una variación en la capacitancia del mismo; lo cual permite enviar una señal de onda cuadrada gracias a la acción del circuito interno. La ECU recepta esta señal y puede calcular la frecuencia que este sensor provoca. 25

44 El vacío provocado por los cilindros del motor, hace actuar una resistencia variable en el sensor, el cual envía información sobre la presión a la ECU. Por variación de frecuencia: tiene dos misiones, medir la presión absoluta del colector de admisión, y verificar la presión barométrica sin haber arrancado el motor, y cuando está completamente abierta la válvula de mariposa, por lo que se va corrigiendo la señal del inyector mientras hay variaciones de altitud. En ambos casos cuando censa una baja carga (el vehículo sin carga, o en ralentí) y un alto vacío (esto quiere decir que entra poca presión de aire), la ECU se encarga de empobrecer la mezcla aire combustible, es decir, les ordena los inyectores que deben inyectar menos gasolina. Por el contrario cuando envía una señal de alta carga y poco vacío (vehículo en movimiento o con carga y mucho aire entrando) la ECU enriquece la mezcla, ordenando a los inyectores que inyecten mayor cantidad de combustible. Este sensor posee igualmente tres cables el de alimentación del sensor que marcará 5V, la conexión a masa que presenta por lo general una tensión máxima de 0.8 V, y el cable de señal hacia la ECU que marcará una señal oscilante entre 90 y 160 Hertzios. Podemos realizar las comprobaciones de este sensor con la ayuda de un multímetro y un osciloscopio y basándonos en los datos anteriormente citados. Ver figura

45 Figura 14. Circuito del Sensor MAP por Diferencia de Frecuencia (Beto Booster, 2006) SENSOR DE TEMPERATURA DEL AIRE (IAT) El sensor de temperatura del aire conocido por IAT por sus siglas en inglés Intake Air Temperature, tiene como función, como su nombre mismo lo indica, medir la temperatura del aire que está ingresando en el motor. De esta manera se puede ajustar la mezcla con mayor precisión, este sensor es de los que tiene menor incidencia en la obtención de la mezcla, pero su mal funcionamiento tendrá como consecuencias fallas en el motor. Ver figura 15. Figura 15. Sensor de Temperatura de Aire IAT (Beto Booster, 2006) 27

46 Posee una resistencia, la cual aumenta proporcionalmente con el aumento de la temperatura del aire. El sensor IAT está situado en el ducto de la admisión del aire, pudiéndose encontrar dentro o fuera del filtro de aire. Los problemas que este sensor presenta se aprecian sobre todo en emisiones de monóxido de carbono demasiado elevadas, problemas para arrancar el vehículo cuando está frío y un consumo excesivo de combustible. También se manifiesta una aceleración elevada. Es aconsejable verificar cada a kilómetros que no exista presencia de óxido en los terminales, ya que los falsos contactos de éste sensor suelen ser uno de los problemas más comunes en ellos SENSOR DE OXÍGENO (SONDA LAMBDA) Este sensor sonda lambda mide el oxígeno de los gases de combustión con referencia al oxígeno atmosférico, gracias a esto la unidad de control electrónica puede regular con mayor precisión la cantidad de aire y combustible hasta en una relación estequiométrica, es decir 14,7 a 1. Con su medición contribuye a una mejor utilización del combustible y a una combustión menos contaminante hacia el medio ambiente gracias al control de los gases de escape que realiza. La sonda lambda se encuentra situada en el tubo de escape del auto, se busca en su colocación la mejor posición para su funcionamiento cualquiera sea el régimen del motor. La temperatura óptima de funcionamiento de la sonda es alrededor de los 300 o C o más. Una parte del sensor de oxígeno siempre está en contacto con el aire de la atmósfera, es decir, exterior al tubo de escape, mientras que otra parte de ella lo estará con los gases de escape producidos por la combustión. El funcionamiento del sensor sonda lambda se basa en dos electrodos de platino, uno en la parte en contacto con el aire y otro en contacto con los gases quemados, separados entre sí por un electrolito de cerámica. Los iones de oxígeno son recolectados por los electrodos, cada uno de los electrodos estarán en diferentes lugares, uno al aire atmosférico y otro a los 28

47 gases de escape, creándose así una diferencia de tensión entre ambos, o bien ser una diferencia nula, consistente en una tensión de 0 a 1 volt. Ante una diferencia de oxígeno entre ambas secciones la sonda produce una tensión eléctrica enviándola a la unidad de control electrónica, para que ésta se encargue de regular la cantidad de combustible a pulverizar. Ver figura 16. Figura 16. Sensor de Oxígeno (Sonda Lambda) (Chevrolet, 2000) Los sensores sonda lambda suelen tener diferente número de cables, por ejemplo existen de 1, 2, 3 o 4 cables. Los sensores que tienen 1 solo cable, corresponden a la alimentación del sensor sonda lambda, la masa de logra por el contacto de la misma carcasa del sensor. Este cable suele ser de color negro. Los sondas de 3 o 4 cables, son las que presentan resistencia calefactora, por lo general en éste tipo de sondas los cables blancos son los encargados de la alimentación de la sonda calefactora, con el positivo y la masa. Finalmente el cable extra en las sondas lambda de 4 cables, corresponde a la masa del sensor que por lo general es de color gris. Entre las consecuencias de fallos en las sondas lambda podemos encontrar el encendido del testigo Check Engine en el tablero, un elevado consumo de combustible, tironeos en la marcha, presencia de carbón en las bujías y humo. 29

48 Indiscutiblemente estas fallas no son siempre producidas por una falla en la sonda lambda, pero si existe la posibilidad de que estos síntomas se deban a ellas. Este sensor es como cualquier otro repuesto de vehículo en el aspecto de cumplir una vida útil. Según el fabricante de la sonda, existen recomendaciones sobre su reemplazó cada ciertos miles de kilómetros, lo que recomendamos es verificar los gases de escape continuamente y testear la sonda lambda cada o kilómetros. Es importante recalcar que una sonda lambda en mal estado puede ocasionar un consumo excesivo de combustible, por lo que es ideal asegurarse que la sonda tiene un correcto funcionamiento. El funcionamiento de las sondas lambda que no poseen calefacción, comienza a partir de los 300 o C. Mientras que las sondas con calefacción reciben corriente en la resistencia interna inmediatamente en cuanto ponemos contacto con la llave del vehículo. Esto permite que la parte del sensor adquiera temperatura y comience a funcionar enseguida de la puesta en marcha del motor. Un aspecto fundamental a tener en cuenta con las sondas lambda es mantener la superficie del sensor lo más limpia posible, ya que esta sección del sensor puede presentar impurezas que impedirán un funcionamiento óptimo, como puede ser la presencia de carbón. Al comprobar esto podremos ya tener una orientación acerca de otros fallos existentes en el motor, por ejemplo si presenta mucho carbón sabremos que la inyección presenta un exceso de mezcla, si observamos pequeños puntos brillantes de debe a que el motor está quemando aceite. Por lo tanto, antes de proceder con cualquier prueba o medición, debemos asegurarnos que la toma de gas de escape del sensor se encuentre limpia, pues de lo contrario la información generada por la sonda no será la correcta. Para realizar mediciones debemos tomar en cuenta si la sonda tiene o no calefacción. En caso de que no posee calefacción nos veremos obligados a esperar unos 15 minutos antes de comenzar a realizar cualquier medición sobre el sensor, ya que no estará operativo hasta no alcanzar la temperatura 30

49 necesaria para su funcionamiento. Caso contrario ocurrirá con las que poseen calefacción, es decir, las podremos medir a los pocos instantes de encendido el motor. Tanto las sondas con o sin calefacción enviarán la información a la unidad de control electrónica a través de un cable negro, en el caso de las sondas sin calefacción obviamente este será el único cable. Utilizaremos entonces el multímetro colocando el positivo al cable negro de la sonda y el negativo a masa con el chasis del auto. Los valores de voltaje medido si la sonda estuviese funcionando correctamente deberán estar en los rangos de 0,2 y 1,2 volts. El voltaje esperado con el motor en marcha lenta, es decir, entre 800 y 900 rpm estaría situado entre 0,4 y 0,5 volts, subiendo a más de 0,8 a medida que lo aceleramos. Si la medición nos da valores inferiores a 0,3 volts al momento que aceleramos nos encontramos ante una sonda con un mal funcionamiento SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE (ECT, CTS, WTS) Por sus siglas en ingles conocido como ECT que significa Engine Coolant Temperature, o CTS que expresa Coolant Temperature Sensor. Ver figura 17. Figura 17. Sensor de Temperatura del Refrigerante Aire ECT (Beto Booster, 2006) 31

50 Es el encargado de enviar información a la unidad de control sobre la temperatura del motor a través de conocer la temperatura del líquido refrigerante, para que con esta información la unidad de control electrónico pueda ajustar la mezcla y el ángulo de encendido según las condiciones de temperatura a las que se encuentre sometido el motor; logrando así cumplir un papel importante en el control de emisiones de un vehículo. Este es un sensor de coeficiente negativo lo que quiere decir que su resistencia interna y el voltaje aumentan cuando la temperatura disminuye o viceversa cuando la temperatura aumenta la resistencia y el voltaje disminuye. Esta información también le sirve a la unidad de control para activar o desactivar el ventilador. Las fallas en este sensor pueden ser percibidas cuando sucede lo siguiente con el motor: Variaciones en marcha en ralentí. Alto consumo de combustible. Dificultades al arrancar. Para el diagnostico del estado de este sensor podemos realizar esta comprobación: Conectamos el negativo del voltímetro a masa y el positivo del voltímetro al cable que envía la señal del sensor. El sensor con motor frío debería de marcar una tensión en el rango de 4,8 a 5 V, es decir, el voltaje de alimentación que lleva este sensor. Con el aumento de temperatura de refrigerante, el sensor entonces procederá con el motor tibio a entregar un voltaje alrededor de 2,25 V, hasta alcanzar valores de 0,7 a 1,5 V aproximadamente con el motor totalmente caliente. 32

51 Si verificamos estos cambios significa que el sensor se encuentra operativo con su resistencia variable en servicio, un sensor dañado en cambio no marcara estos cambios de voltaje frente a las variaciones de temperatura SENSOR DE DETONACIÓN (KS) EL sensor de detonaciones KS (Knock Sensor) contiene un elemento que convierte las detonaciones detectadas en señal eléctrica, y está montado en la pared del bloque de cilindros. Cuando la ECU recibe una señal que indica detonación, la ECU ordena la regulación de la sincronización de ignición para compensar. El sensor de detonación está localizado en el lado derecho del bloque de cilindros. Si el sensor llega a fallar el paso del motor se podrá ver afectado, además de tener una pérdida en la potencia del mismo. Ver figura 18. Figura 18. Sensor de Detonación KS 2.7. ACTUADORES Hemos visto ya los sensores que componen el sistema de inyección electrónica MPFI, ahora hablaremos acerca de los actuadores, estos son los que van a recibir las ordenes de la unidad de control electrónica en base a las señales recogidas por los sensores, para ejecutar determinadas acciones. Entre los actuadores que componen un sistema de inyección 33

52 electrónica podemos anotar a los siguientes: inyectores de combustible, válvula de control de ralentí IAC y las electroválvulas EGR INYECTORES DE COMBUSTIBLE En un sistema de inyección electrónica MPFI el número de inyectores será igual al número de cilindros que posea el motor. Los inyectores de combustible son electroválvulas que abren o cierran el paso del combustible hacia el motor. En su interior constan de una bobina, una armadura, un resorte y una válvula. Ver figura 19. Figura 19. Corte de un Inyector de Combustible (Manual del Automóvil, 2000) El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina procedente de la línea de presión dentro del conducto de admisión, en esencia es una refinada electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y que reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. Los inyectores utilizados se activan de forma eléctrica; no deberá ser tratada con ningún tipo de líquido limpiador, ya que podría sufrir daños. 34

53 VÁLVULA DE CONTROL DE MARCHA MÍNIMA (IAC) Conocida por sus siglas en inglés que significan Idle Air Control, que quiere decir control de aire del ralentí. Ver figura 20. Figura 20. Válvula de Control de Marcha Mínima IAC Este actuador es el encargado de dejar pasar en aire que el motor necesita para estabilizar la marcha mínima o ralentí, lo hace puenteando la mariposa del acelerador o sea es como un bypass en el TPS cuando no estamos accionando el acelerador. Por ejemplo cuando arrancamos el motor, cuando se activa el aire acondicionado, cuando aumenta la carga del alternador o cuando movemos la dirección hidráulica y principalmente cuando el acelerador esta en reposo y el auto encendido. Por lo general la válvula IAC se encuentra montada en el cuerpo de aceleración cerca o conjuntamente con el TPS, el aire va a ser puenteado cuando la mariposa de aceleración este cerrada, y controlado por el vástago al interior del IAC. El control del vástago o sea el cierre y apertura del mismo se produce cuando circula corriente por el bobinado y vence la fuerza del resorte que está en el otro extremo como se muestra en la figura. El momento que la Ecu hace circular corriente por el bobinado, se genera un campo magnético lo cual permite que el imán permanente del cual está formado el vástago se desplace moviendo el resorte y abriendo la válvula. Para el cierre la ECU deja de enviar corriente por lo tanto se termina el magnetismo y por acción del resorte el vástago ya sin fuerza vuelve a su posición original. 35

54 SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVAS (EVAP) El sistema EVAP constituye a todos los componentes y forma de adquirir los vapores de combustible almacenados y en movimiento. A estos vapores se les considera residuos altamente contaminantes al medio ambiente. En vehículos actuales las formas, modelos, figuras, etc. Difieren una de otras, pero los principios y objetivos son básicamente los mismos. Como principios podemos recalcar lo antes mencionado, la gasolina detenida o en movimiento genera vapores altamente contaminantes. Y como objetivos podemos anotar que este sistema se encarga de administrar y controlar estos vapores para evitar que salgan a la intemperie. El motor emplea un sistema para llevarse combustible desde el depósito y consumirla, consecuencia de ello se generan vapores o gases, que de no ser tomados en cuenta se perderían en el medio ambiente contaminándolo. Con la intención de corregir este problema es que se ha creado el sistema EVAP, el cual controla el flujo de estos vapores y los dirige hacia un depósito llamado canister, donde son almacenados y desde allí llevarlos hacia las cámaras de combustión, donde serán diluidos, todo esto sin alterar el correcto desempeño del motor. En circuito cerrado los vapores que se generan en el tanque se desplazan hacia el canister, y desde allí estos vapores son conducidos hacia el múltiple de admisión. En algunos casos los vapores salen del canister e ingresan por la válvula PCV, con la finalidad de que estos vapores o gases ingresen a la cámara de combustión. Este circuito también suele tener instalado unos separadores de líquidos, para evitar que la gasolina corra con los vapores; los separadores tienen la función, como su nombre lo indica, de separar lo líquido llevándolo nuevamente al tanque por una línea llamada purga. En la actualidad los vehículos resaltan la importancia de eliminar estos vapores, de allí la incorporación de sensores en diferentes partes de este circuito. Esto quiere decir que cualquier acción irregular; como olvidar o dejar flojo el tapón de gasolina, llevará, a un desbalance en la lectura de sensores, y esto dará como consecuencia, el encendido de la luz Check Engine. 36

55 Como conclusión decimos que, los vapores que se generan en el deposito de combustible fluyen hacia el canister, por una línea que tiene una válvula de un solo sentido; en todo momento el tanque estará herméticamente cerrado, de tal manera, que la gasolina que se dirige hacia el riel de inyectores dejará un vacío, el cual será llenado por aire limpio que ingresa por el tapón principal UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECU) Todos los vehículos en la actualidad vienen incorporados de por lo menos una unidad de control electrónica, es una unidad de control que se encarga de controlar electrónicamente varios aspectos, entre ellos los referentes al trabajo de combustión que realiza el motor; se la conoce comúnmente como ECU por sus siglas en inglés, Electronic Control Unit, o algunos le dan otra definición como Engine Control Unit; anteriormente las ECU antiguas tan sólo controlaban la cantidad de combustible a inyectar; en la actualidad, gracias al desarrollo de la electrónica en el automóvil la ECU ha logrado llegar a controlar todo el sistema de inyección de combustible como por ejemple el punto de encendido, tiempos de apertura de válvulas, e incluso el nivel de impulso del turbo compresor si fuera el caso. Ver figura 21. Figura 21. ECU Chevrolet Corsa 1.6 M.P.FI La ECU se encarga de determinar la cantidad de combustible a ser dosificado e incluso el tiempo que permanecerán abiertos los inyectores, el tiempo de encendido y otros parámetros, esto gracias a la información que 37

56 recibe de varios sensores como son el MAP, TPS, IAT, ECT, Sonda Lambda y varios otros; los cuales le indican en el estado de funcionamiento y necesidades del motor. Una vez que recibió todas las señales de los sensores, determinando las condiciones a las que está sometido el vehículo, mediante un programa se encarga de controlar y enviar señales hacia los actuadores para que estos realicen su trabajo correctamente y acorde a las necesidades del vehículo. La unidad de control electrónica se encuentra constituida en su interior por múltiples circuitos y varios tipos de memorias, en las cuales se encuentran registrados todos los datos referentes al óptimo funcionamiento del motor, con los cuales deberán ser comparados los datos que recibe de los sensores, para posteriormente verificar si todas las partes electrónicas operativas se encuentran funcionando y trabajando de una manera adecuada, de no ser así detectará una falla y enviará una señal al usuario indicado que su auto debe ser revisado, esta señal por lo general se encuentra en el tablero central y es una luz indicando Check Engine o Service. Muy cerca de los pines encontramos un circuito en particular, es el circuito de alimentación, el cual maneja una cantidad de corriente considerable y su misión es mantener una tensión estable en la unidad de control para protegerla. Para mantener estable los niveles de tensión y corriente se encuentra constituida por elementos electrónicos que describimos en el primer capítulo, entre ellos, condensadores, diodos rectificadores, reguladores de tensión, resistencias, etc. Componentes como transistores o circuitos integrados, conforman al llamado circuito de control, los cuales cumplen la función de control a los actuadores. Para acceder a este circuito de control, dentro de la unidad de control electrónica, observamos las placas disipadoras de calor, ya que es ahí donde estará ubicado este circuito, también para identificarlo podemos ver las pistas de gran tamaño que poseen. El circuito de control maneja corrientes que suelen alcanzar a los 5 amperios, y voltajes de hasta 400V. Encontramos también otro circuito en el interior de la ECU, el cual es la parte 38

57 lógica y operacional, en el mismo se encuentra almacenados todos los datos que implican un óptimo funcionamiento del vehículo, siendo este conjunto la llamada memoria de la unidad de control, posteriormente detallaremos los diferentes tipos de memoria que encontramos en un módulo de control. Conjuntamente a lo anterior encontramos un componente denominado procesador, el cual se encarga de controlar todas las señales de la unidad de control FUNCIONES DE LA UNIDAD DE CONTROL Control de inyección de combustible La ECU es la encargada de determinar la cantidad de combustible que se inyectará y a su vez controlará esta cantidad de acuerdo a las condiciones a las que está sometido el motor, esto basándose en las señales que recibe de los sensores, como por ejemplo si el acelerador esta pisado a fondo la cantidad de combustible a inyectar será mayor. La ECU controla a los inyectores en tiempos determinados (milisegundos) Control del tiempo de ignición En lo referente al encendido, la ECU está capacitada para ajustar el tiempo exacto de la chispa, para de esta manera obtener mayor potencia y menor consumo de combustible. De igual manera, esto lo logra gracias a todas las señales de los sensores, particularmente se ayuda del sensor de detonación, para así encargarse de regular los grados de adelanto al encendido. Adicionalmente a estas funciones, algunos vehículos poseen la capacidad de controlar el sistema de distribución variable de válvulas, en este caso la ECU controlará el momento exacto en que las válvulas deberán abrirse, con el fin de optimizar un mejor llenado y por ende una mayor potencia. 39

58 3. CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SIMULADOR DIDÁCTICO

59 3.1. DISEÑO DE LA MAQUETA Para el desarrollo del simulador didáctico se requirieron de varios insumos y materiales. Los elementos que van a formar parte del simulador didáctico pertenecen al sistema de inyección de un vehículo Chevrolet Corsa MPFI 1.6., año de fabricación DISPOSICIÓN Y ESQUEMA DE LOS ELEMENTOS DE LA MAQUETA En vista de que la maqueta tendrá un fin didáctico, la disposición de los componentes del sistema de inyección, es de tal forma que en la parte frontal cuenta con los sensores y actuadores para la manipulación de los elementos y lógicamente tenemos mejor apreciación, también se encontraran los actuadores que para observar el funcionamiento como son los inyectores y bujías. Además que la disposición seleccionada concuerda con las dimensiones del cableado del sistema de inyección que se obtuvo. Para tener una mejor idea de la disposición que tendrán los elementos en la maqueta, se detalla en el siguiente esquema. Ver figura 22. RIEL DE INYECTORES IAC TPS CUERPO DE ACELERACION BOBINA DIS MAP KS IAT EVAP ECT O2 CKP POLEA DEPOSITO DE COMBUSTIBLE ECU FUSIBLERA Figura 22. Esquema Parte Frontal de la Maqueta 40

60 Cada componente fue colocado de diferente manera, y a continuación detallaré el montaje de cada uno de ellos para esto se ha dispuesto un orden para la instalación: Sistema de Encendido. Sistema de Control. Sistema de Combustible SISTEMA DE ENCENDIDO En el sistema de encendido tenemos la Bobina DIS la cual se colocó en la parte superior derecha del simulador didáctico, está se sujetó por medio de tres pernos los cuales van fijados desde la parte frontal del simulador. Ver figura 23. Figura 23. Bobina DIS 41

61 El conector de la bobina se puede visualizar y utilizar para cualquier tipo de pruebas. Ver figura 24. Figura 24. Conector Bobina DIS Cabe indicar que la bobina tiene los cables de bujías por fuera del simulador ya que van conectados a la parte superior derecha hacia las bujías. Ver figura 25. Figura 25. Cable de Bujía 42

62 Para la colocación de las bujías de encendido se realizó una placa metálica en L, la cual tiene sus respectivos cuatro orificios para sujetar las bujías; esta placa esta sujetada por medio de dos tornillos colepatos, permaneciendo así las bujías con sus respectivos cables. Ver figura 26. Figura 27. PLACA EN L PARA LAS BUJIAS Figura 26. Placa en L para las Bujías Figura 27. Instalación de Bujías En esta parte se observa el salto de la chispa de las bujías; para ver el funcionamiento de las mismas. Ver figura 28 y

63 Figura 28. Bujías Figura 29. Sistema de Encendido En el sistema de encendido también encontramos el Swich de encendido el cual es el encargado de dar la activación del simulador didáctico, ya que es el que permite el paso de corriente para todos los componentes. Ver figura

64 Figura 30. SWICH de Encendido Para la instalación del swich de encendido se lo colocó en la esquina inferior derecha, para esto se realizó un orificio en la madera del simulador a la medida del tambor de swich de encendido para que de esta forma esté sujeto y fijo. Se debe tomar en cuenta algo importante, el funcionamiento del swich es el mismo que de un automóvil con sus tres posiciones las cuales son ACC (accesorios), ON y OFF. Ver figura 31. Figura 31. SWICH de Encendido Conexiones 45

65 SISTEMA DE CONTROL En el sistema de control contiene el elemento más importante del simulador didáctico como es la ECU. Ver figura 32. Figura 32. Unidad de Control ECU Se colocó en el centro de la maqueta, con sus respectivos sockets y el cableado, el cual lo atravesamos por la parte posterior de la maqueta por medio de un orifico. Ver figuras 33 y 34. Figura 33. Instalación de la Unidad de Control ECU 46

66 Figura 34. Unidad de Control ECU Instalada La ECU se la fijó por medio de una canastilla con su sujetador el cual va sujeto a la base de la ECU y a la vez tiene perforaciones para sujetar con pernos a la maqueta de esta forma tendremos la ECU fijada al tablero. Ver figura 35. Figura 35. Instalación Canastilla Unidad de Control ECU La ubicación de la ECU en el centro de la maqueta es una forma de identificar su importancia y su funcionamiento; ya que así apreciamos todo lo que tiene a su responsabilidad como son los sensores y activación de los actuadores. 47

67 Algo importante de mencionar es que la ECU puede ser extraída con facilidad para realizar pruebas y verificaciones. En la esquina inferior derecha se encuentra ubicada la fusiblera en la cual se alojan los fusibles del tablero, el de los indicadores del tablero. Ver figura 36. Figura 36. Fusiblera La maqueta cuenta también con el relé de la bomba de combustible y el socket correspondiente, la ubicación será en la fusiblera donde se encuentra los fusibles del tablero. Para la instalación del sensor CKP es necesario la instalación de una polea dentada la cual permite el funcionamiento y simulación del sensor, para esto se fabricó un tambor metálico con una placa metálica en L la cual sujeta a la polea al simulador didáctico. Ver figura

68 Figura 37. Instalación soporte sensor KS Para el funcionamiento de la polea fue necesario instalar un motor el cual realice el giro necesario para el funcionamiento de la polea y esto se logro con un motor el cual funciona a 12 V y se lo coloco en la parte interior del simulador. Ver figura 38. Figura 38. Instalación motor para la polea sensor KS 49

69 Ya instalada la polea dentada se montó el sensor CKP el cual tenía que estar al nivel de la polea para que funcione con normalidad y esto mediante la fabricación de una base elevada a la par de la polea y sujetada en el simulador didáctico por la parte frontal. Ver figura 39. Figura 39. Instalación polea sensor KS En la instalación del Sensor MAP, se realizó un orificio en el simulador para los cables del sensor y sujetarlos en una placa en L que sujetará dos sensores más los cuales ya los identificaremos pronto. Ver figura 40. Figura 40. Placa en L para los sensores 50

70 Ya realizada la placa metálica en L se procedió a ubicar dos sensores más estos son el sensor ECT y el sensor IAT. Al igual que el sensor MAP se realizó orificios para los cables de cada sensor y poderlos conectar por la parte frontal del simulador. Para el sensor KS, O2 y el EVAP se fabrico otra placa metálica para su sujetar en el simulador En el sistema de control también encontramos el cuerpo de aceleración con su sensor TPS y la Válvula IAC. Para esto se comenzó instalando el cuerpo de aceleración esto mediante tres pernos los cuales pasan por los orificios del cuerpo de aceleración y se sujetan con el simulador; para el conector de sensor TPS se realizó un orificio en el simulador para que traspase el cable y se conecte con el sensor. En la válvula IAC se realizó un soporte metálico y también una placa en forma de u que impide que el sensor se desplace más de lo necesario SISTEMA DE ALIMENTACIÓN El sistema de alimentación tenemos el riel de inyectores, la cual se colocó en la parte superior izquierda del simulador didáctico. Para esto se utilizó 2 pernos los cuales tienen topes de caucho y en el medio tuercas para soportar todo el peso de la riel de inyectores. 51

71 3.3. DIAGRAMA DEL SENSOR ECT Señal sensor ECT PIN B12 ECM 5V Masa Señal de Voltaje (Temperatura) ECT 3.4. DIAGRAMA DEL SENSOR MAP SENSOR MAP C B 5 Volts PIN B8 Señal MAP PIN A7 Masa R 5 V A PIN A11 ECU VACÍO DEL MOTOR 52

72 3.5. DIAGRAMA DEL SENSOR DE OXÍGENO Sensor O2 Señal sensor O2 PIN B11 Masa 5 V ECM 3.6. DIAGRAMA DEL SENSOR TPS B C A B8 5 V D2 Masa A8 Señal de Voltaje 53

73 3.7. DIAGRAMA DEL ACTUADOR IAC D C A B ECU C9 C8 C6 C DIAGRAMA DEL SENSOR IAT Señal IAT 5V Masa Masa Señal de Voltaje (Temperatura) IAT 54

74 3.9. DIAGRAMA DEL SENSOR KS ECU KS F9 5V Señal KS DIAGRAMA DE LOS INYECTORES INY 1 INY 2 INY 3 INY 4 15 C15 C11 ECU 55

75 4. FUNCIONAMIENTO Y PRÁCTICAS DEL SIMULADOR

76 4.1. FUNCIONAMIENTO DEL SIMULADOR DIDÁCTICO Para la operación de la maqueta se debe seguir los siguientes pasos: 1. Verificar que la fuente no esté por debajo de 12,4 V 2. Verificar que el nivel de refrigerante sea el apropiado en el depósito de combustible, ya que de lo contrario la bomba no succionará lo suficiente para proveer el caudal necesario para el funcionamiento del sistema. 3. Verificar que la fuente de alimentación del motor eléctrico que proporciona el giro de la polea para la simulación del sensor CKP. 4. Conectar los terminales a la fuente, el terminal rojo irá en el positivo de la fuente y por el contrario el terminal negro a negativo de la fuente. 5. Conectar el cable del motor de la polea. 6. Poner en posición ON el switch 30, para tener tensión en el sistema 7. Poner en posición ON el switch 15, para de esta manera tener conectado el encendido. Una vez que hayamos realizado todos esto pasos, apreciaremos claramente el funcionamiento del sistema, cumpliendo así otro de los objetivos planteados. La maqueta posee un sistema de retorno de combustible hacia el tanque, en la riel de inyectores se utiliza el mismo retorno que el convencional del motor. Mientras la maqueta se encuentra en funcionamiento, podemos nosotros manipular algunos de los sensores que comprenden este sistema, el ejemplo más claro y visiblemente más notorio es el del sensor TPS, ya que, en el instante que movemos la mariposa, estamos simulando una aceleración; es 56

77 aquí cuando observamos y escuchamos plenamente la variación en el ancho de pulso de los inyectores. Al extremo izquierdo del riel de inyectores encontramos un manómetro de presión, este nos está indicando que tenemos en el sistema 40PSI, lo cual nos permite un funcionamiento adecuado del sistema ya que el valor esta dentro de lo recomendado por los fabricantes PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO PRUEBAS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Presión Para medir la presión de combustible en el sistema de alimentación, lo podemos constatar mediante el manómetro medidor de presión que se encuentra instalado en la línea de combustible, para ello se debe colocar el interruptor del sistema en posición encendido, y se procede a verificar la presión en el manómetro de 45 psi, la bomba eléctrica se activará continuamente y esto nos permite observar el valor de presión. Tanque de combustible El tanque de combustible está ubicado en la parte frontal del simulador y está compuesto por un polímero transparente el cual resiste al óxido y a la corrosión. En la parte superior se encuentra el filtro de combustible y la bomba. Para verificar que no existan fugas se realiza una prueba de estanqueidad que consiste en llenar el tanque completamente de combustible verificando que éste no pueda escaparse, dado que el tanque de combustible por su ubicación y por uso no sufrirá mayor movimiento no existe riesgo de derrame de combustible, además, debido a que el combustible no se consume por combustión, no es necesario llenar el tanque hasta su máxima capacidad ya que el combustible luego de llenar las probetas retorna hacia el tanque. 57

78 Caudal Esta prueba nos indica cuanto combustible envía la bomba, para comprobarlo se ha colocado un manómetro de presión el mismo se encuentra instalado en la línea del sistema de alimentación del simulador didáctico, para verificar que la presión sea la adecuada este debe registrar 45 PSI lo que nos indicara que la presión de caudal en el sistema de alimentación es correcta PRUEBAS DEL SISTEMA ELÉCTRICO Continuidad Como la continuidad es la conexión entre dos puntos del circuito, esto se comprueba con la ayuda de un multímetro, se conecta la punta de prueba en la entrada de la corriente, y la otra donde se quiere saber si ese punto está conectado a el primero, si existe continuidad el multímetro lo registrara, se comienza probando los fusibles que protegen el sistema, luego se continúa con el cableado que llega y sale de los relés de activación de los diferentes componentes, posteriormente se chequea los cables que alimentan la ECU, los sensores y actuadores, los cuales nos indican que pin corresponde a cada cable. Voltaje Con la fuente encendida y con el switch de encendido en posición ON, se verifica directamente el voltaje del simulador didáctico gracias a que la fuente posee un medidor de voltaje ubicado en la esquina superior izquierda, esto quiere decir que su funcionamiento debe macar 12 voltios. 58

79 4.3. PRUEBAS EN SENSORES Y ACTUADORES SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN Está compuesto de tres conexiones, una de masa, una corriente de alimentación, y otra de señal de salida. La tensión de masa no debe superar los 0.08 V, el voltaje de alimentación del sensor es de 5V mientras que la señal varía entre los 0.79 y 2.7 V. Diagnóstico Calibración del sensor y su desempeño se comprueba aplicando diferentes presiones y comparando la caída de voltaje contra la especificación. A mayor presión mayor es el voltaje de salida. El funcionamiento y la calibración del sensor se verifican exponiéndolo a diferentes presiones, a la vez que se lo compara con las especificaciones dadas por el fabricante ya que a mayor presión mayor es el voltaje de salida. Ver tabla 1. Tabla 1. Especificación sensor MAP (Chevrolet, 2000) Presión (kpa) Voltaje de Salida (V)

80 SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE El sensor de temperatura es un termistor que en ocasiones viene integrado con el sensor MAP, este sensor cuenta con 2 cables, uno de tierra y otro de señal con un voltaje de 5 volts. Prácticamente funciona igual que el sensor de temperatura de anticongelante ya que cuenta con un coeficiente negativo. La resistencia del sensor IAT es de 100KΩ aproximadamente cuando la variable medida (el aire) está a 10 C y toma el valor de 70Ω cuando el aire se encuentra a 130 C, esto quiere decir que a medida que aumenta la temperatura la resistencia interna del transductor que se encuentra en el interior del sensor disminuirá y por lo tanto habrá un voltaje inferior entre el voltaje y la caída de tensión provocada por la disminución de la resistencia del sensor. Diagnóstico Revisión visual del sensor para comprobar que no existan imperfectos en las partes del sensor o residuos que afecten su funcionamiento. El funcionamiento y la calibración del sensor se lo comprueba exponiéndolo a diferentes temperaturas de aire, a la vez que se lo compara con las especificaciones de resistencia. Ver tabla 2. Tabla 2. Especificación sensor IAT (Chevrolet, 2000) Temperatura ( C) Resistencia (kω)

81 SENSOR DE MARIPOSA DE ACELERACIÓN Su función radica en registrar la posición de la mariposa enviando la información hacia la unidad de control. Consiste en una resistencia variable lineal alimentada con una tensión que varía la resistencia proporcionalmente con respecto al efecto causado por esa señal. Tiene tres conexiones, una de corriente negativa, una tensión de alimentación, y otra de señal de salida. La tensión de masa no debe ser mayor a 0.05 V, el voltaje de alimentación del sensor es de 5V, mientras que la señal varía entre los 0.5 y 5.0 V. Diagnóstico Se realiza un pequeño giro al sensor y se comprueba que este regrese a su posición original, se debe comprobar que no existan impurezas que afecten su funcionamiento. Con el interruptor del sistema en posición de encendido se verifica que: No existan problemas en el cableado de la conexión a masa Verificar que el voltaje de alimentación que llega hacia el sensor sea el correcto. Para diagnosticar el correcto funcionamiento del sensor se gira la pista que se encuentra sobre el resistor y observando que en la variación de voltaje no existan saltos o interrupciones bruscas, a la par se comparan los valores dados con las especificaciones del fabricante. Ver tabla 3. Tabla 3. Especificación sensor TPS (Chevrolet, 2000) Ángulo de la Voltaje de Salida mariposa (V) Mariposa Cerrada Mariposa Abierta Min

82 SENSOR DE TEMPERATURA DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE El sensor ECT es un termistor (una resistencia que cambia con respecto a la temperatura). Entre más se calienta el sensor menor es su resistencia. Cuenta con dos líneas, una de tierra que normalmente es igual a tierra física y la otra la cual es señal, esta línea de señal se compone del voltaje que la computadora envía al sensor normalmente de 5 volts, este voltaje será manipulado por la resistencia interna del sensor el voltaje resultante será la interpretación de la señal. En el interior del sensor existe un elemento transductor el cual varía su resistencia de acuerdo a la temperatura, este puede variar entre 350 Ω y 100 KΩ. Diagnóstico Se realiza una revisión que el arnés no presente oxidación, no esté quebrado o sulfatado. Que los cables del sensor a la computadora no estén dañados. Que no existan depósitos densos en la punta del sensor que puedan causar una mala señal. El funcionamiento del sensor se lo comprueba exponiéndolo a diferentes temperaturas, a la vez que se lo compara con las especificaciones de resistencia del fabricante. Ver tabla 4. Tabla 4. Especificación sensor ECT (Chevrolet, 2000) Temperatura ( C) Resistencia (kω)

83 SENSOR DE OXÍGENO DE GASES DE ESCAPE Los sensores de oxígeno son fundamentalmente generadores químicos. Ellos trabajan midiendo constantemente el contenido de oxígeno en el interior del colector de escape y compararlo con el aire fuera del motor. Si esta comparación se muestra poco o nada de oxígeno en el colector de escape, se genera una corriente. Tiene cuatro conexiones, dos de ellas son de la resistencia calefactora que tiene en su interior cuya tensión es de 12 V, otra es de masa y la última es la señal que fluctúa entre 0.0 y 1.0 V. Diagnóstico Realizando una revisión visual verificamos que los cables del sensor a la computadora no estén dañados a igual que los del sensor; no existan interrupciones o fallas en el cableado de la conexión a masa del sensor. El voltaje de alimentación que llega hacia el calefactor del sensor sea de 12V. La verificación del funcionamiento del sensor se lo realiza en dos formas, la primera consiste en comprobar que la resistencia en su interior se caliente, esto se lo hace a simple tacto usando equipo de protección para evitar quemaduras, en la segunda etapa se lo expone a gases de escape y se compara con las especificaciones del fabricante. Ver tabla 5. Tabla 5. Especificaciones sensor O2 (Chevrolet, 2000) Voltaje de salida Relación A/F (V) Rico Pobre

84 SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL El sensor CKP es un dispositivo de efecto Hall que registra la velocidad del motor y la posición del cigüeñal; tiene un cable de corriente negativa de masa y una señal que se utiliza para detectar la posición del pistón y que la ECU utiliza para controlar la inyección de combustible. Diagnóstico Revisar la ubicación del sensor sea la adecuada y que no interfiera ningún elemento en el cableado de la conexión a masa del sensor. La calibración y el funcionamiento del sensor se comprueban sometiéndolo al giro de una rueda dentada que tenga un faltante de uno o dos dientes, se verifica que genere una señal analógica de 5V y que en su faltante exista una caída de voltaje INYECTORES Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta velocidad y baja presión convirtiendo su energía potencial en energía cinética; son comandados con una conexión a masa, donde un transistor manejado por la ECU es utilizado para cerrar el circuito a tierra y así accionar la bobina de los inyectores permitiendo que estos se abran. Diagnóstico eléctrico La verificación de la resistencia se realiza con el multímetro en la función de resistencia y evaluamos sus valores, verificamos que los resultados cumplan con las especificaciones dadas por el fabricante. Ver tabla 6. Tabla 6. Especificación de Inyectores (Chevrolet, 2000) Elemento Especificación Resistencia de la bobina kω kω (20 C) 64

85 Prueba de estanqueidad. Esta prueba se la realiza para verificar el correcto sellado del inyector cuando es sometido a presión y no es activado de ninguna manera, para esta prueba se eleva la presión del riel en el banco, y no se activa el inyector. Si el inyector empieza a gotear, esto nos indica que existe una fuga en la válvula del mismo ya que debe existir un sellado perfecto en el mismo. Ver figura 41. Figura 41. Estanqueidad (Diagnostic, 2008) Prueba de Atomización Esta prueba se la realiza para verificar la correcta atomización de cada uno de los inyectores, verificando que el abanico de inyección sea de todos los inyectores iguales y que no exista goteo en medio del abanico. En la imagen inferior se muestra como se debe presentar una evaluación visual de un abanico de inyección correcto. Ver figura 42. Figura 42. Atomización (Cise Electronics, 2011) 65

86 BOBINAS DE ENCENDIDO La bobina del encendido es un dispositivo de inducción electromagnética o inductor, que forma parte del encendido del motor de combustión interna. Cuenta con dos conexiones para el primario: una de alimentación positiva desde el contacto de encendido del motor, y una de negativo al dispositivo de interrupción cíclica del primario. El secundario cuenta con una conexión a masa, y otra de salida de alta tensión hacia la bujía o en su caso hacia el distribuidor. Diagnóstico Resistencia al primario: Con un medidor de resistencias (óhmetro) medir la resistencia entre el polo positivo y el negativo. Dependerá del tipo de bobina, por lo que el intervalo correcto debe ser según el detallado por el fabricante. Ver tabla 7. Tabla 7. Especificación de bobina (Chevrolet, 2000) Elementos Resistencia Bobina 0.59 Ω ±10% primaria (20 C) Resistencia del secundario: Al igual que en el caso anterior, se mide la resistencia, pero ahora del circuito secundario. Para ello se debe medir entre el positivo y la salida de alta tensión que va hacia el distribuidor de encendido. Voltaje de la llegada de la bobina: Con un voltímetro, hay que comprobar la diferencia de potencial entre el polo positivo de la bobina y masa entre el polo positivo del resistor y masa. El voltaje debe situarse en valores aproximados de doce voltios. 66

87 VÁLVULA DE CONTROL DE AIRE RALENTÍ La válvula IAC (Idle Air Control) se encarga de proporcionar el aire necesario para el funcionamiento en marcha lenta. Estando el motor en marcha lenta, la cantidad de aire que pasa por la mariposa de aceleración es muy poco y la válvula IAC proporciona el resto del aire por un conducto. Consta de tres conexiones, una alimentación cuya tensión es de 12 V y que es compartida por ambas bobinas, además tiene dos señales negativas de activación, una de abrir y otra de cerrar. Los terminales conectados al ECU controlan al IAC dependiendo de la cantidad de aire que necesite para la marcha lenta aumentando o restringiendo el flujo del aire. Los embobinados del motor de la IAC no deben tener menos de 20 Ohmios. Diagnóstico Se comienza con una limpieza y calibración de la válvula IAC comprobando que no existan impurezas dentro de su cámara que afecten su normal funcionamiento. Cuando limpie la válvula IAC, realice ésta operación como se muestra en el gráfico, no la limpie con la punta hacia arriba porque si la voltea le entra líquido y se deteriora en poco tiempo. También mida la altura máxima y ajústela aplicando presión con el dedo en la punta en caso que tenga mayor altura. Figura 43. Calibración y limpieza válvula IAC (Diagnostic, 2008) 67

88 La verificación de la resistencia se las debe realizar en cada una de las bobinas, con la ayuda de un multímetro en la función de resistencia evaluamos su valores, verificamos que los resultados cumplan con las especificaciones dadas por del fabricante. Ver tabla 8. Tabla 8. Especificación de la IAC (Chevrolet, 2000) Elementos Resistencia de la bobina cierre kω Resistencia de la bobina apertura kω Especificación kω (20 C) kω (20 C) BOMBA DE COMBUSTIBLE La necesidad de realizar las pruebas de presión es que la bomba de combustible tenga una suficiente fuerza para las necesidades del motor y que tenga un buen funcionamiento ya que de no ser así el vehículo no trabajaría de forma correcta y en ocasiones el vehículo no encendería. La bomba eléctrica nos sirve para enviar el combustible a presión hacia el cuerpo de inyección pasando primeramente por las líneas de combustible, esta bomba funciona por medio de una corriente de 12 volts, la cual es activada al poner el switch de ignición. Diagnóstico En el riel de inyectores (MPFI) la presión deberá ser constante y manejando una lectura de psi. 68

89 4.4. ELABORACIÓN DEL MANUAL DE PRÁCTICAS Los manuales de prácticas pretenden informar y guiar las dudas más recurrentes de los estudiantes así mismo son de ayuda para que puedan aprender y entender el funcionamiento del sistema de inyección electrónica de un vehículo de una manera didáctica. Adicional este manual consta con información sobre las ventajas que representa la inyección electrónica, además se podrá analizar todos los componentes que la conforman, como el funcionamiento de la unidad de control electrónica, los sensores, los actuadores y demás elementos involucrados dentro del funcionamiento del sistema OBJETIVOS DEL MANUAL DE PRÁCTICAS Visualizar, reconocer, comprender y analizar el funcionamiento del sistema de inyección electrónica y brindar un soporte técnico practico tanto al profesor como al alumno en el proceso de aprendizaje. Complementar el conocimiento teórico del funcionamiento practico interactuando con el estudiante hacia la parte experimental para que este pueda conocer cada componente involucrado en un sistema de inyección electrónica INFORMACIÓN GENERAL Revisar las conexiones de energía que alimentan al funcionamiento del simulador se encuentre en perfecto estado. Supervisar que el simulador de inyección no tenga fugas ni conexiones averiadas, para tener un buen funcionamiento. 69

90 El simulador debe tener un mantenimiento correcto siguiendo las recomendaciones y la tabla de mantenimiento; así lograr un óptimo rendimiento CARACTERÍSTICAS GENERALES Dimensiones de la maqueta A RIEL DE INYECTORES IAC TPS CUERPO DE ACELERACION BOBINA DIS B MAP IAT ECT KS EVAP O2 CKP POLEA B DEPOSITO DE COMBUSTIBLE ECU FUSIBLERA A: 1.60 m Figura 44. Dimensiones del simulador B: 1.20 m Peso Equipamiento estándar: 38 kg Volúmenes de líquidos Depósito de combustible: 1 galón (5 litros) Probetas: 100 ml Motor Tipo: Eléctrico A/C 110V / 100W Velocidad del motor: RPM 70

91 Sistema de Inyección Tipo: MPFI 1.6 Fabricante: Chevrolet INFORMACIÓN DE SEGURIDAD Las instrucciones de seguridad, manejo y mantenimiento del simulador se las debe leer y capacitar antes de empezar a utilizarlo. Respetar las señales de advertencia e instrucciones de seguridad. Se recomienda el ilustrar y capacitar a los operarios en la manipulación y mantenimiento del módulo como indica el manual de instrucciones. Sustituya los componentes averiados o que su tiempo de uso expiro. Recomendamos la revisión completa del simulador desde el sistema de alimentación para su buen funcionamiento SEÑALIZACIÓN Adhesivos de seguridad Asegúrese siempre de que todos los adhesivos de seguridad estén visibles y en los lugares ya designados estratégicamente. Niveles de peligro PELIGRO Peligros inmediatos que provocan graves lesiones. Peligro: Superficies calientes en el sensor de oxígeno. Ver figura

92 Figura 45. Peligro Caliente (weneedsings.com, 2013) Peligro: Alta descarga en electrodo de bujías. Ver figura 46 Figura 46. Peligro Alto Voltaje (weneedsings.com, 2013) Peligro: Corte en el giro de la polea del cigüeñal. Acudir a manual de instrucciones. Ver figura 47. Figura 47. Peligro Corte (weneedsings.com, 2013) 72