Introduccion a los sistemas de inyección electrónica Los sistemas de inyeccion surgieron previamente con la inyeccion mecanica. Luego de èstos aparecieron los llamados sistemas electromecanicos basando su funcionamiento en una inyeccion mecanica asistida electronicamente, pasando en una ultima etapa ha sido la aparición de los sistemas 100% electronicos. La inyección electrónica se basa en la preparación de la mezcla por medio de la inyección regulando las dosis de combustible electrónicamente. Presenta grandes ventajas frente a su predecesor el carburador. El carburador al basar su funcionamiento en un sistema exclusivamente mecànico, al no brindar una mezcla exacta a la necesitda en diferentes marchas presenta irregularidades en èstas, principalmente en baja. Esto deermina un consmo excesivo de combustible ademàs de una mayor contaminación. Otra situcaciòn que puede ocurrir con el carburador las mezclas son desiguales para cada cilindro, obligando a generar una mezcla que alimente hasta al cilindro que mas lo necesita con una cantidad mayor de combustible, este problema se ve solucionado en la inyección electrónica si se presenta un inyector en cada cilindro para proporcionar la cantidad exacta de combustible que el cilindro r equiere, lo que se evidencia tambièn en una mejor utilización del combustible y un mejor consumo. La dosificación mejor controlada de la inyección electrónica electrónica tomando en cuenta la temperatura y régimen del motor permite además un arranque en frío mas corto y una marcha eficiente en la fase de calentamiento. Estas razones anteriormente citadas permiten además una de las ventajas más buscadas en esta última década, la reducción de la contaminación del medio ambiente. La inyección electrónica posibilitan la entrada del combustible exacto que se necesita, en el momento exacto en que es requerido. Esta proporción de combustible y aire ajustada en todo momento durante cualquier marcha del motor hacen posible la reducción de gases contaminantes. Todo esto se traduce en un aumento de potencia con un mejor rendimiento térmico. Ademàs estos sistemas nos dejan dejan la posiblidad de optimizar optimizar la forma de diseño de los conductores de admisión admisión los cuales se realizan buscando el aprovechamiento de corrientes aerodinamicas, permitiendo asì llenar de una forma mas eficiente los cilindros logrando así una mayor potencia. En resumen vemos que las principales ventajas de los sistemas de inyección electrónica son: reducción de gases contaminantes, mas potencia con un menor consumo y un mejoramiento de la marcha del motor en cualquier regìmen de éste.
Clasificación de los sistemas de i nyección electrónica Una de las clasificaciones más escuchadas es la basada en la cantidad de inyectores con las conocidas denominaciones monopunto y multipunto. En los sistemas de inyección monopunto se presenta unicamente 1 solo inyector el cual proporciona proporcionacombustible en el colector de admisión. Los sistemas multipunto en cambio tienen 1 inyector por cada cilindro. Otro tipos de clasificaciones consisten segun el lugar donde s e inyecten (inyección directa o indirecta), según el número de inyecciones (continua, intermitente) y segun su tipo de funcionamiento (inyección mecánca,electromecánica y electrónica). A continuación explicaremos cada uno de ellos en mas detalle.
La inyección indirecta es la generalmente usada, hace r eferencia al sistema mediante el cual el combustible es introducido en el colectror de admisión sobre la válvula de admisión, mientras que la inyección directa basa su funcionamiento en la inyección de combustible directamente en el cilindro. Esta ultima es mas nueva y se está extendiendo en cada vez mas modelos. Al realizar la clasificación clasificación teniendo en cuenta el número número de inyecciones nos encontramos con la la inyección continua, en donde los inyectores proveeen el combustible continuamente a los colectores de admisión. En la inyección intermitente se inyecta el combustible a intervalos según lo determine la central de mando. Este ultimo tipo se subdivide a su vez en tres categorias: secuencial, semisecuencial y simultanea. En la secuencial el combustible se inyecta con la válvula de admisión abierta presentando así los inyectores un funcionamiento sincronizado
con éstas (actuando todos los inyectores en diferentes tiempos). En la semisecuencial el combustible se inyecta de a pares, es decir, los inyectores actuan de a dos. La simultánea el combustible se inyecta al unísono, actuando todos los inyectores a la misma vez. Por último encontremos los tipos basados en el funcionamiento que los clasifican en inyección mecánica (K-jetronic), electromecánica (KE jetronic) y electrónica (L-jetronic, LE-jetronic, Motronic y Dijijet entre otr os).
Componentes del sistema de inyección electrónica En un sistema de inyección electrónica podemos encontrar diferentes elementos, entre ellos la unidad electronica de control que es la que comanda las acciones a seguir, basando sus decisiones en la información recibida a de los sensores, para luego hacer funcinar los actuadores de forma adecuada. Entre los sensores encontramos:
Sensor de presión del aire de admisión (MAP)
Sensor de posición de mariposa (TPS) Sensor de oxígengo, conocido habitualmente como sonda lambda Sensor HALL del distribuidor
Sensor de detonación
Sensor de temperatura del motor Sensor de temperatura del aire
Sensor de flujo de aire (MAF)
Sensor detector de velocidad del vehículo
Sensor de detección de presión de la dirección
Entre los actuadores estan:
Rele de la bomba
La bomba
Inyector o inyectores
Válvula del canister
Toma de diagnostico
Modulo de encendido
Motor de paso
Sensor de presión del aire de admisión (MAP) Conocido también como MAP por sus siglas en inglés (Manifold AbsolutePresion), este sensor se encuentra en la parte externa del motor despuès de la mariposa, presentandose en algunos casos integrado al calculador. Su objetivo radica en proporcionar una señal proporcional a la presión existente en la tubería de admisión con respecto a la presión atmosférica, midiendo la presión absoluta existente en el colector de admisión. Para ellos genera una señal que puede ser analógica o digital, reflejando la diferencia entre la presión en el interior del múltiple de admisión y la atmósfera. Podemos encontrar dos diferentes tipos de sensores, por variación de presión y por variación de frecuencia. El funcionamiento del sensor MAP pro variación de presión esta basado en una r esistencia variable accionada por el vacío creado por la admisión del cilindro.
Posee tres conexiones, una de ellas es la entrada de corriente que provee la alimentación al sistema, una conexión de masa y otra de salida. La conexión de masa se encuentra aproximadamente en el rango de los 0 a 0.08 volts, la tensión de entrada es generalmente de unos 5 volts mientras que la de salida varía entre los 0.6 y 2.8 volts. Esta última es la encargada de enviar la señal a la unidad de mando. Los sensores por variación de frecuencia no pueden ser comprobados de la misma forma como en el caso de los de presión, si lo s testeamos siempre nos dará una tenstión de alrededor de los 3 volts (esto solo nos notificará que el sensor esta funcionando).
Estos sensores toman la presión barométrica además de la presión de la admisitón obteniendo la presión absoluta del resto de la presión barométrica y la presión creada por el vacío del cilindro. En la figura a la derecha se muestra diferentes etapas en los estados de la presión, la mayor diferencia se produce en ralenti, disminuyendo esta presión al acelerar y luego una diferencia mínima con la m ariposa totalmente abierta.
Sensor de posición de la mariposa (TPS)
Este sensor es conocido también como TPS por sus siglas Throttle PositionSensor, está situado sobre la mariposa, y en algunos casos del sistema monopunto esta en el cuerpo (el cuerpo de la mariposa es llamado también como unidad central de inyección). Su función radica en registrar la posicion de la mariposa envíando la información hacia la unidad de control. El tipo de sensor de mariposa más extendido en su uso es el denominado potenciómetro.
Consiste en una resistencia variable lineal alimentada con una tensión de 5 volts que varia la resistencia proporcionalmente con respecto al efecto causado por esa señal. Si no ejercemos ninguna acción sobre la mariposa entonces la señal estaría en 0 volts, con una acción total sobre ésta la señal sera del máximo de la tensión, por ejemplo 4.6 volts, con una aceleración media la tensión sería proporcional con respecto a la maxima, es decir 2.3 volts. Generalmente tiene 3 terminales de conexión, o 4 cables si incluyen un switch destinado a la marcha lenta. Si tienen 3 cables el cursor recorre la pista pudiéndose conocer según la tensión dicha la posición del cursor. Si posee switch para marcha lenta (4 terminales) el cuarto cable va conectado a masa cuando es detectada la mariposa en el ran go de marcha lenta, que depende segun el fabricante y modelo (por ejemplo General Motors acostumbra situar este rango en 0.5 +/- 0.05 volts, mientras que bosh lo hace por ejemplo de 0.45 a 0.55 Volts).
Fallas frecuentes Un problema causado por un TPS en mal estado es la pérdida del control de marcha lenta, quedando el motor acelerado o regulando en un régimen incorrectos. La causa de esto es una modificación sufrida en la resistencia del TPS por efecto del calor producido por el motor, produciendo cambios violentos en el voltaje mínimo y haciendo que la unidad de control no reconozca la marcha lenta adecuadamente. Esta falla es una de las mas comununes en los TPS, y se detecta mediante el cheuqeo del barrido explicado anteriormente.
Detectando fallas en los TPS Control de voltaje mínimo. Uno de los controles que podemos realizar es la medición de voltaje mínimo. Para esto con el sistema en contacto utilizamos un tester haciendo masa con el negativo del tester a la carrocería y conectando el positivo al cable de señal. Control de voltaje máximo Se realiza con el sistema en contacto y acelerador a fondo utilizando un tester obteniéndose en caso de correcto una tensión en el rango de la tensión de voltaje máxima segun el fabricante, generalmente entre 4 y 4.6 volts. Barrido de la pista El barrido de la pista se realiza con un tester preferentemente de aguja o con un osciloscopio debiéndose comprobar que la tensión se mantenga uniforme y sin ningún tipo de interrupción durante su ascenso. La tensión comienza con el voltaje minimo y en su función normal consiste en una suba hasta llegar al voltaje máximo, valor que depende según el fabricante.
Sensor de oxígeno (Sonda LAMBDA
Esta sonda mide el oxigeno de los gases de combustión con referencia al oxígeno atmosférico, gracias a esto la unidad de control puede regular con mayor presición la cantidad de aire y combustible hasta en una relación 14,7 a 1, contribuyendo con su medición a una mejor utilización del combustible y a una combustión menos contaminante al medio ambiente gracias al control de los gases de escape que realiza. Situada en el tubo de escape del auto se busca en su colocación la mejor posición para su funcionamiento cualquiera sea el regímen del motor. La temperatura óptima de funcionamiento de la sonda es alrededor de los 300° o más.
Un parte de la sonda Lambda siempre esta en contacto con el aire de la atmósfera (exterior al tubo de escape), mientras que otra parte de ella lo estará con los gases de escape producidos por la combustión. Su funcionamiento se basa en dos electrodos de platino, uno en la parte en contacto con el aire y ot ro en contacto con los gases, separados entre sí por un electrolito de cerámica. Los iones de oxígeno son recolectados por los electrodos (recuerde que cada uno de los electrodos estarán en diferentes lugares, uno al aire atomosférico y otro a los gases de escape), creándose así una diferencia de tensión entre ambos (o una diferencia nula) consistente en una tensión de 0 a 1 volt. Ante una diferencia de oxígeno entre ambas secciones la sonda produce produce una tensión eléctrica envíándola a la la unidad de control, para que ésta regule la cantidad de combustible a pulverizar.
Cables de la sonda Lambda Las sondas lambda pueden tener diferente cantidad de cables, existiendo de 1, 2, 3 o 4 cables. Las de 1 solo cable presentan éste de color negro para dar alimentación a la sonda, la masa se logra por la misma carcasa de ésta. Las sondas de 3 o 4 cables son las que poseen resistencia de caldeo (resistencia calefactora), generalmente en éstas sondas los cables de color blanco son los encargados de la alimentación de la sonda de caldeo con el positivo y la masa. El cable extra en las lambda de 4 cables corresponde a la masa del sensor de oxígeno y generalmente es de color gris. Puedes acceder a nuestro artículo dedicado especialmente a el diagnóstico de la sonda lambda, en donde podrás seguir los pasos necesarios para su verificación, medir los voltajes que ésta entrega, etc.
Fallos típicos Entre las consecuencias de fallos en las sondas lambda podemos encontrar el encendido del testigo Check Engine, un elevado consumo de combustible, tironeos en la marcha, presencia de carbón en las bujías y humo. Obviamente estas fallas no son siempre producidas por una falla en la sonda lambda, pero si existe posibilidad que estos síntomas se daban a ellas. Según el fabricante de la sonda existirán recomendaciones sobre su reemplazo cada ciertos miles de kilómetros, una buena práctica es verificar los gases de escape y testear la sonda lambda cada 20.000 o 30.000 kilómetros. Recuerde que una sonda lambda en mal estado le pude ocasionar un consumo excesivo de combustible, por lo que es ideal tener la seguridad que la sonda tiene un funcionamiento correcto.
Diagnóstico de Sonda Lambda Como lo explicamos en nuestro artículo sobre sondas lambda éstas pueden ser con calentador o sin él.
Como se puede apreciar en la imagen a la derecha donde aparecen dos sondas lambda bosh, podemos identificarlas de que tipo son muy fácilmente ya que si éstas presentan un único conector hacia la unidad de control la sonda lambda carece de calefaccion, en caso contrario ésta se tratará de una sonda con calefaccion. La diferencia entre este tipo de sondas radica en la temperatura necesaria para comenzar a generar el voltaje de referencia para la unidad de control (lo que permite variar la relacion aire-combustible logrando una mejor economia).
Mientras que las que no poseen calefaccion su funcionento comienza a partir de los 300°C las sondas con calefaccion reciben corriente en la resistencia interna de la sonda inmediatamente en cuanto ponemos contacto con la llave del vehículo. Esto permite que la parte del sensor adquiera temperatura y comienze a funcionar rápidamente luego de la puesta en marcha del motor. Un aspecto fundamental a tener en cuenta con las sondas lambdas es mantener la superficie del sensor lo más limpia posible. Esta sección del sensor puede presentar impurezas que impedirán su buen funcionamiento, como puede ser la prescencia de c arbón. En la ilustración izquierda se presenta resaltado en color naranja la zona de la sonda que posee el sensor, es decir la zona que debe estar limpia ya que ésta es la zona que entra en contacto con los gases de escape.
Incluso al comprobar ésto ya podremos tener una orientación acerca de otros fallos en el motor, por ejemplo si presentan carbón sabremos que la inyección presenta un exceso de mezcla, si observamos pequeños puntos brillantes se debe a que el motor está quemando aceite. Por lo tanto, antes de proceder con cualquier test debemos asegurarono que la toma de gas de escape del sensor este limpia pues de lo contrario la información generada por la sonda no será la correcta. Para realizar mediciones debemos, por todo lo explicado anteriormente, tomar en cuenta si la sonda tiene o no calefacción. Si la sonda lambda no posee calefacción nos veremos obligados a esperar unos 15 minutos antes de comenzar a realizar cualquier medición sobre ella ya que ésta no estará operativa hasta no alcanzar la temperatura necesaria para su funcionamiento, cosa que no nos ocurrira con las que poseen calefacción que las podremos medir a los pocos instantes de encendido el m otor. Tanto las sondas con o sin calefacción entregan la información a la unidad de control a través de un cable negro (en el caso de las s ondas sin calefacción obviamente este será el único cable presente). Utilizaremos entonces entonces el tester colocando el positivo al cable negro de la sonda y el negativo de éste a masa con el chasis del auto. Si la sonda estuviese funcionando correctamente el voltaje medido debería estar en los rangos de 0,2 y 1,2 volts, por lo que deberemos utilizar un tester en selección de volts en la escala correspondiente. El voltaje esperado con el motor moderando sin acelerar 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 nuestras pruebas nos dan estos valores nos indicaría que la sonda esta informando el porcentaje de oxigeno del escape variando su voltaje. Si la medición arroja otros valores inferiores a 0,3 volts al aceleramos nos encontramos ante una sonda con un mal funcionamiento. Como lo recomendamos al comienzo de este artículo es imprescindible que la sección del sensor esté limpia, por seguridad antes de cambiar la sonda es recomendable volver a limpiarla (o limpiarla por primera vez si no lo hiciste antes) para luego colocarla nuevamente y realizar el test otra vez ya que en muchas ocasiones el problema sólo se debe a la contaminación existente en la zona del sensor, si así se tratase la ejecución de la nueva prueba nos deberá dar los voltajes en los rangos establecidos.
Sensor Hall del distribuidor Este sensor es el encargado de proveer información acerca de las revoluciones del motor y posición de los pistones sincronizando así la chispa producidas en las bujías, debiendo para ello como requisito imprescindible la puesta a punto del distribuidor para que se pueda seguir el orden lógico de encendido de las bujías. Básicamente este sensor permite el pasaje a intervalos alternados de un campo magnético generado por un imán.
Un rotor en movimiento giratorio va impidiendo y permitiendo dejar pasar este campo alternadamente. Cuando el rotor deja pasar el campo magnético entonces éste es recibido por un generador hall. En estos momentos el generador hall presentara varios volts de tensión, descendiendo a valores inferiores a los 0,7 volts cuando el campo magnético es interrumpido por el rotor. En la ilustración a la derecha se muestra el rotor girando. A efectos ilutrativos las zonas del rotor que permiten el pasaje del campo magnético han sido pintadas de rojo, mentras que las zonas que lo interrumpen se han pintado de gris. Los imagenes (de color celeste) generan el campo magnético que es recibido por el sensor hall (color azul).
En el cuadro verde se representa la señal generada por el sensor hall, en un osciloscopio esta señal se observara como una onda de forma cuadrada fluctuando entre los 0 y 12 volts.
Verificación de un sensor hall Los sensores hall tienen tres terminales para masa, alimentación y la señal entregada. Su verificación de un sensor es muy sencilla, simplemente se lo alimenta con una tensión de 12 volts y con un tester conectamos el positivo de éste en el terminal correspondiente a la salida de la señal y el negativo a masa verificando así la tensión.
Sensor de detonación El sensor de detonación se situa en el bloque del motor y se trata de un generador de voltaje. Tiene como objetivo recibir y controlar las vibraciones anormales producidas por el pistoneo, transformando estas oscilaciones en una tensión de corriente que aumentará si la d etonación aumenta.
La señal es enviada asì al centro de control, que la procesarà y reconocerà los fenómenos de detonación realizando las correcciones necesarias para regular el encendido del combustible, pudiendo generar un r etardo de hasta 10 grados. Asì este sensor regulará el encendido encendido logrando una mejor combustión combustión lo que brindará al coche más potencia con un consumo consumo menor. Combustibles con un octano mayor permiten que el sistema, en caso de poseer este sensor de detonación, logren un mejor aprovechamiento del combustbile evitando la detonación, manteniendo el avance del encendido.
Que es el avance del encendido El avance de encendido consiste en hacer saltar la chispa de las bujìa unos grados antes que el pistòn llegue durante su carrera al PMS (Punto Muerto Superior). Esto es útil sobre todo a altas revoluciones del motor donde la velocidad de la llama producida por la ignición del combustible se asemeja a la velocidad promedio del pistón, adelantando unos grados la chispa de la bujía brinda el tiempo nec esario para que el proceso de ignición sea realizado en el momento adecuado permitiendo que sea durante el ciclo de expansiòn donde todo el empuje de la combustión de la me zcla sea ejercido sobre el cilindro. A más velocidad de giro giro el motor será necesario un avanzado mayor mayor para un encendido en el momento correcto.
Sensor de temperatura del motor
Su objetivo es conocer la temperatura de motor a partir de la t emperatura del líquido refrigerante del mismo, informando a la unidad de control para que regule la mezcla y el momento de encendido del combustible. El sesor de temperatura del motor se encuentra situada proximo a la conexión de la manguera del agua del radiador. La falla de este sensor puede causar diferentes problemas como problemas de arranque ya sea con el motor en frío o en caliente y consumo en exceso del combustible. Puede ocasionar además que el ventilador este continuamente prendido o bien problemas de sobrecalentamiento del motor.
Si desea puede visitar el artículo destinado al al diagnóstico de este sensor para conocer como conocer su chequeo y recomendaciones acerca de éste.
Diagnóstico del sensor de temperatura del motor La temperatura del motor es tomada del sensor de temperatura del agua, veamos ahora como hacer la revisión de éste. Para su control utilizaremos el voltímetro seleccionando la escala de 10 voltios. Conectamos entonces 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 entregar una tensión en el r ango de los 4,8 a 5 volts, es decir, el voltaje de alimentación que lleva este sensor. El sensor se comporta de forma que si la temperatura aumenta el voltaje desciende, mientras que si la temperatura disminuye el voltaje aumentará.
Con el ascenso de temperatura del agua (y por tanto del motor por eso este sensor se identifica como sensor de temperatura del agua o del motor indistintamente), el sensor entonces descendera con el motor tibio a entregar un voltaje de alrededor de 2,25 volts, hasta alcanzar valores de 0.7 a 1,5 volt aproximadamente con el motor totalmente caliente. Si observamos estos cambios significa que el sensor se encuentra operativo con su resistencia variable en servicio, un sensor averiado en cambio no marcara estas variaciones de voltaje frente a los cambiso de temperatura, indicando que el sensor se encuentra indudablemente en corto. Si un sensor no marca diferencia cuando se calienta y enfria esta indicando un sensor en corto.
Recomendaciones Es importante tener en cuenta que el extremo de este sensor sensor esté lo más limpio posible. Tampoco debe de poseer poros ni fisuras de nigún tipo. Debemos tener en cuenta además que con los sensores del tipo que hacen masa en su mismo cuerpo no se puede utilizar ningún material de los usados habitualmente para sellar uniones para pérdidas de agua, como cintas teflón o masillas, ya que éstos constituyen u n aislante que impedirán hacer el contacto necesario de la rosca sobre la tapa de salida de la boquilla de agua.
Sensor de temperatura del aire
El sensor de temperatura del aire conocido por IAT por sus siglas en inglés (Intake Air Temperature) tiene como función, como su nombre la indica, medir la temperatura del aire. Se puede ajustar así la mezcla con mayor presición, si bien este sensor es de los que tiene menor indicencia en la realización de la mezcla igualmente su mal funcionamiento acarreará fallas en el motor. Posee una resistencia que aumenta su resistencia proporcionalmente al aumento de la temperatura del aire. Está situado en el ducto plástico de la admisión del aire, pudiéndose encontrar dentro o fuera del filtro de aire.
Los problemas de este sensor se traducen sobre todo en emsiones de monóxido de carbone demasiado elevadas, problemas para arracar el coche cuando está frío y un consumo excesivo de combustible. También se manifiesta una aceleración elevada. Es importante verificar cada 30000 o 40000 kilómetros que no exista óxido en los terminales ya que los falsos contactos de ésta sensor suelen ser uno de los problemas más comunes en ellos.
Sensor de flujo de aire (MAF) Ubicado entre el filtro de aire y la mariposa la función de este sensor radica en medir la corriente de aire aspirada que ingresa al motor. Su funcionamiento se basa en una resistencia conocida como hilo caliente, el cual recibe un voltaje constante siendo calentada por éste llegando a una temperatura de aproximadamente 200°C con el motor en funcionamiento. Esta resistencia se situa en la corriente de aire o en un canal de muestreo del f lujo de aire. La resistencia del hilo varía al producirse un enfriamiento provocado por la circulación del aire aspirado.
Actualmente se usan dos tipos de sensores MAF, los análogos que que producen un voltaje variable y los los digitales que entregan la salida en forma de frecuencia. Mediante la información que este sensor envía la unidad de control, y tomándose en cuenta además otros factores como son la t emperatura y humedad del aire, puede determinar la cantidad de combustible necesaria para las diferentes regímenes de funcionamiento del motor. Así si el aire aspirado es de un volumen raducido la unidad de control r educirá el volumen de combustible inyectado.
