[email protected] ELEMENTOS COMUNES DE LOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN Los sistemas de alimentación utilizados en los motores de explosión y diesel disponen de algunos elementos con características similares, los cuales se detallan a continuación: Depósito. Canalizaciones de combustible. Filtro del aire y canalizaciones de admisión, Depósito El depósito de combustible es similar para todos los sistemas de alimentación. Está situado en la parte inferior central del vehículo, de tal manera que en caso de colisión, le afecte lo menos posible y no se produzcan ningún derrame de combustible que pudiera agravar el incidente. Suele fabricarse con material elástico y a prueba de golpes, y normalmente no tiene mucha altura (para que no se produzcan grandes inercias del combustible con los movimientos del vehículo). En su interior se encuentra el aforador (cuya misión es la de informar al conductor a través del indicador situado en el cuadro de la cantidad de combustible que existe), y en algunos casos la bomba de combustible. En el depósito de combustible se sitúan los conductos siguientes: De entrada de combustible. Es de gran sección para facilitar el llenado. De salida. Por él circula el combustible hacia el motor. De retorno. Por él circula el combustible que no > se ha consumido en el circuito. De respiración. Antiguamente consistía en un manquito cuyo extremo se comunicaba con el medio ambiente, para impedir que el depósito estuviera sometido a presión debido a la evaporación del combustible. En la actualidad los gases evaporados del depósito, se recirculan hacia el sistema de admisión para disminuir la emisión de hidrocarburos a la atmósfera.
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Depósito.
Sistema de recirculación de hidrocarburos. 1, Depósito. 2. Separador de vapores. 3. Electroválvula de lavado Filtro de carbones. 4. Centralita cíe inyección y encendido. 5. Válvula multifuncional 6. Bomba de combustible. 7, Filtro de carbones. 8. Válvula de retención. 9. Cuerpo de mariposa.
FILTRO DE AIRE La misión de este filtro es la de proteger el motor evitando la entrada de partículas sólidas en su interior. Existen varios tipos de filtros de aire entre los que cabe destacar por ser los más utilizados los filtros secos. Consisten en un cartucho de papel en forma de acordeón para aumentar la superficie filtrante. Resultan muy eficaces y fáciles de sustituir. También se utilizan aunque con menor frecuencia los filtros de aire impregnados en aceite.
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Filtro de aire impregnado en aceite
Filtro de aire de papel.
CANALIZACIONES DE COMBUSTIBLE Suelen ser dé caucho, aunque en algunas ocasiones se utilizan de plástico reforzado y metálicas. A través de ellas circula el combustible. La unión de las canalizaciones con los diferentes componentes se realiza a través de abrazaderas para asegurar la estanqueidad del circuito.
Sistema de alimentación de gasolina del Fiat Coupe. 1. Depósito. 2. Bomba de combustible (sumergida en el depósito. 3. Prefiltro de bomba. 4. Filtro de combustible. 5. Canalización de presión. 6. Inyectores. 7. Regulador de presión. 8. Canalización de retorno. 9. Colector de admisión .
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[email protected] ALIMENTACIÓN EN LOS, MOTORES DE EXPLOSIÓN Se denominan motores de explosión aquellos cuya inflamación de la mezcla se produce al saltar una chispa en una bujía situada en la cámara de compresión. (También tienen la denominación de motores de encendido provocado). Estos motores utilizan (en el sector automovilístico europeo) como combustible gasolina y en contadas ocasiones gas. BOMBA DE COMBUSTIBLE Las bombas de combustible tienen como misión aspirar gasolina del depósito y enviarla hacia el carburador o la rampa de inyectores (según sistema), garantizando un caudal muy superior al necesario cualquiera que sean las condiciones de funcionamiento del motor. Se utilizan 3 tipos de bombas: Con accionamiento mecánico. Con accionamiento eléctrico. Bombas eléctricas. Bomba de gasolina con accionamiento mecánico
Este tipo de bomba es la más utilizada en vehículos alimentados por carburador. Normalmente toma movimiento de una excéntrica situada en el árbol de levas diseñada exclusivamente para este fin.
Bomba de gasolina. 1. Membrana. 2. Válvula de admisión. 3. Filtro. 4. Válvula de envío. 5. Palanca de mando. 6. Árbol de levas.
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[email protected] Bomba de gasolina por accionamiento eléctrico
Este tipo de bomba de gasolina se utiliza muy poco y básicamente se diferencia de la anterior en que el movimiento de la membrana se realiza a través de un electroimán en lugar de producirse a través de una palanca y una leva. Bomba de gasolina eléctrica
Esta bomba es utilizada por todos los sistemas de inyección. Consiste en un motor eléctrico que da movimiento con el giro de su eje a un elemento de bombeo que succiona el combustible del depósito y lo envía a la rampa de inyectores. Se sitúan muy cercanas al depósito y en algunas ocasiones sumergidas dentro de él. Una flecha dibujada en su carcasa indica el sentido de circulación del carburante, por lo que es importante tenerlo en cuenta a la hora del montaje.
Bomba de combustible.
FILTRO DE GASOLINA Está situado normalmente entre la bomba de combustible y el carburador, o la rampa de inyectores (en los sistemas de inyección), Je tal forma que la gasolina que sale del depósito es filtrada para su posterior utilización. Los filtros f iltros de gasolina para motores con carburador suelen disponer de un soporte de plástico mientras que en los de inyección es de metal. La materia filtrante es de papel, y tienen posición de montaje.
Figura 9.8. Filtro de gasolina.
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[email protected] CARBURADOR El carburador recibe aire procedente del filtro de aire y gasolina de la bomba de alimentación. Su misión es la de elaborar la mezcla de aire y gasolina ideal para cada momento de funcionamiento. Esta elaboración resulta muy complicada debido a las diferentes condiciones de funcionamiento del motor (ralentí, arranque en frío, máxima potencia, etc.). Para ello, el carburador está dotado de varios circuitos que al funcionar en conjunto, consiguen una eficacia aceptable. Estos circuitos son: Circuito principal. Circuito de ralentí. Circuito de progresión. Circuito de aceleración. Circuito de arranque en frío. Econostatos. CIRCUITO PRINCIPAL El carburador (figura 9.9) está dotado de una cuba (1) o pequeño depósito donde le llega la gasolina a través de una válvula de aguja (2). En esta cuba se encuentra un flotador (3) que al estar en contacto con la válvula de aguja, mantiene el nivel constante en la cuba, ya que cuando baja el nivel, baja la válvula de aguja y por tanto entra gasolina, ahora bien, cuando se ha alcanzado el nivel idóneo de la cuba, el flotador empuja la válvula de aguja cerrándola e impidiendo la entrada de más gasolina. Esta cuba está comunicada con el surtidor principal (4) a través de un corrector de mezcla (5) y un paso calibrado (6). El surtidor principal está situado en un Venturi (7) para favorecer la succión de los gases. Al final del colector del carburador se encuentra la mariposa de gases (8), que va comandada por el pedal del acelerador, y de esta forma cuanto más se pise el acelerador, más se abrirá la mariposa y por tanto el motor girará a mayor velocidad.
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Carburador.
FUNCIONAMIENTO El nivel que existe en la cuba por vasos comunicantes lo tenemos también en el surtidor principal al estar en contacto a través del paso calibrado. Cuando abrimos la mariposa de gases, los pistones al bajar aspiran aire del exterior a través del filtro, este aire al pasar por el Venturi aumenta su velocidad, y al estar el surtidor situado en el Venturi, el aire succiona gasolina; a medida que la depresión aumenta (como consecuencia de abrir más la mariposa del acelerador), el nivel del surtidor principal irá bajando, puesto que el paso calibrado no deja reponer el nivel del surtidor. Por otro lado, al ir bajando el nivel en el surtidor principal, también lo hace en el corrector de mezclas, el cual permite una entrada de aire añadida a través de los orificios que presenta el corrector. Este circuito no puede ir montado exclusivamente, puesto que tendría los siguientes inconvenientes de funcionamiento: Ralentí irregular o nulo. Poca progresión del vehículo al acelerar. Poca aceleración. Mal arranque en frío. Si se diseña el circuito principal para pa ra funcionar bien en medias revoluciones, en altas funcionará mal y viceversa. Por tanto, para solucionar en buena parte los problemas descritos, se dota al carburador de los circuito^ mencionados.
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[email protected] Circuito de ralentí Cuando el motor está sin acelerar, la mariposa de gases está prácticamente cerrada, el circuito principal es incapaz de alimentar el motor para mantenerle arrancado a ralentí, para solucionar este problema se dota al carburador de un circuito que alimenta por debajo de la mariposa de gases cuando ésta está cerrada y consigue mantener el motor en marcha. En este circuito se encuentra el tornillo de riqueza de mezcla, para regular el carburador comúnmente llamado tornillo de C.O. y el chicler de baja. Circuito de progresión Se trata de practicar unos orificios al circuito de ralentí un poco por encima de la mariposa de gases, de esta forma cuando se mueve un poco la mariposa de gases, empezará a succionar mezcla el motor a través de esos orificios y el motor estará correctamente alimentado cuando se encuentre entre ralentí y media carga. Circuito de aceleración Este circuito tiene como misión el suministrar una cantidad de gasolina extra cuando se pisa el acelerador para conseguir una respuesta rápida del motor en cambios de régimen. Existen dos sistemas: De membrana. De émbolo. Arranque en frío Cuando el motor está frío, parte de la gasolina que sale por el carburador se condensa durante el recorrido que tiene hasta que se produce el tiempo de explosión, de tal manera que si en el carburador obtenemos una mezcla normal y perfectamente combustible, al ir condensándose parte de la gasolina en su recorrido, la mezcla obtenida en el tiempo de explosión será muy pobre e incombustible. El circuito de arranque en frío actúa enriqueciendo la mezcla hasta que el motor alcanza la temperatura de funcionamiento. Los sistemas de arranque en frío pueden ser manuales o automáticos, y el sistema más utilizado consiste en obstruir la entrada de aire de admisión y así, cuando los pistones succionen mezcla, tendrán una oposición de entrada de aire y por tanto la mezcla elaborada será mucho más rica.
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[email protected] En caso de ser un sistema automático, él se encargará de cerrar parcialmente la entrada de aire el tiempo que sea necesario, e irá abriéndola progresivamente a medida que el motor alcanza temperatura, ahora bien, en el caso de ser el sistema manual, el usuario se debe encargar de activar el sistema mediante una palanca situada en el salpicadero del vehículo, y a medida que el motor se va calentando, tendrá que ir cerrando la palanca para ir empobreciendo la mezcla. Econostatos Los econostatos sirven para compensar la acción empobrecedora de los correctores de mezclas, por tanto sólo permiten el paso de gasolina hacia el colector cuando el motor funciona a plena carga. Existen dos tipos de econostato, los simples y los comandados. Tipos de carburadores En función de la cantidad de mariposas de gases que disponga el carburador y de su apertura, los carburadores pueden ser simples (una sola mariposa), de doble cuerpo (dos mariposas con apertura diferenciada) y dobles (dos mariposas cuya apertura es simultánea), estos últimos actúan como si fuesen dos carburadores con una cuba común. Regulación del monóxido de carbono (CO) Antes de regular el monóxido de carbono (CO) hay que tener la certeza de que el sistema de encendido se encuentra en perfectas condiciones y el filtro del aire perfectamente limpio. Una vez comprobados dichos elementos seguir el siguiente proceso de trabajo:
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Carburador. 1. Mariposa de arranque en frío. 2. Surtidor de bomba de aceleración. 3. Bomba de aceleración. 4. Econostato. 5. Surtidores principales. 6. Venturi. 7. Mariposas de gases.
Sistema de alimentación por carburador. 1. Tubería anti-rebosamiento. 2. Válvula de seguridad y toma atmosférica del depósito con dispositivo antivuelco. 3. Depósito. 4. Carburador. 5. Tubería de presión desde la bomba al carburador, 6. Bomba. 7. Filtro. 8. Tubería de presión desde el depósito a la bomba. 9. Tubería de retorno. 10. Tubería del respiradero entre las dos partes del depósito.
Arrancar el motor y llevarlo a su temperatura de funcionamiento. Encender el equipo de medición del CO. Una vez transcurrido el tiempo de calentamiento del equipo, situar la sonda en el tubo de escape del vehículo, y esperar unos segundos hasta que empiece a marcar. Si el dato obtenido por- el equipo es superior al recomendado por el fabricante, actuar apretando ligeramente el tornillo de riqueza situado en el carburador, de
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[email protected] esta forma se obstruye el paso de mezcla al motor a través del circuito de ralentí y por tanto se disminuyen los contenidos de CO en el tubo de escape. Esperar unos instantes para comprobar el dato leído por el equipo y si fuese necesario seguir actuando sobre el tornillo. Dicho tornillo normalmente se encuentra por debajo de la mariposa de gases. En caso de ser inferior el dato habría que actuar abriéndolo, con el fin de que entre al motor más cantidad de mezcla. Para conocer la cantidad de monóxido de carbono que debe expulsar un vehículo por el tubo de escape, es necesario consultar con el manual de reparación. Sirva exclusivamente como dato orientativo que los vehículos alimentados por carburador deben expulsar en tomo al 1%. Es normal que cuando se actúa sobre el tornillo de riqueza, se modifiquen las revoluciones del motor. Para regularlas hay que actuar sobre el tornillo que sirve de tope al eje de la mariposa del acelerador hasta conseguir las r.p.m. deseadas (aproximadamente 800).
Carburador. 1. Tornillos de revoluciones, 2. Tornillo de riqueza.
SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN POR INYECCIÓN Los sistemas de inyección de gasolina tienen claras ventajas con respecto a los de carburación, entre ellas cabe destacar: Mayor potencia. Mejor dosificación de la mezcla en todas las circunstancias.
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[email protected] Mayor elasticidad del motor. Menor consumo. Aceleraciones más progresivas y potentes. Menor emisión de gases nocivos. Posibilidad de equipar el dispositivo de sonda lambda con catalizador para controlar y reducir notablemente la emisión de gases contaminantes. La inyección de combustible puede producirse: En el interior del cilindro (inyección directa). En el colector de admisión (inyección indirecta).
Inyección directa.
Conducto de admisión
Inyección indirecta.
En función de la forma de inyectar el combustible la inyección puede ser: Continua, (Prácticamente en desuso). Por el inyector sale gasolina de una forma continua cuando el motor está en funcionamiento. La inyección continua sólo se utiliza en sistemas mecánicos con control electrónico.
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[email protected] Espaciada. Utilizada por los sistemas de inyección electrónica. La inyección espaciada puede ser a su vez simultánea, (todos los inyectores inyectan a la vez) o secuencial (se produce la inyección en el cilindro que se encuentra en el tiempo de admisión). Por otro lado, los sistemas de inyección pueden ser multipunto (un inyector para cada cilindro) o monopunto (un inyector para alimentar el motor). Los sistemas de inyección más utilizados en los últimos años son los siguientes: • Inyección mecánica. K - Jetronic (en desuso), • Inyección mecánica con control electrónico. KE - Jetronic (en desuso). • Inyección electrónica. (Sistemas monopunto y multi punto).
INYECCIÓN MECÁNICA Este sistema de inyección comercializado por la marcha Bosch con el nombre de K Jetronic se utilizó en algunos modelos hasta el año 1993 dadas las limitaciones que presenta en materia de control de gases contaminantes. Los sistemas de inyección mecánica se caracterizan por la presencia de un conjunto distribuidor- dosifícador encargado de determinar la cantidad de combustible que debe enviarse a los cilindros. El distribuidor-dosificador está comandado por un medidor de caudal de aire (plato sonda) cuya movilidad depende del aire aspirado. Cuando el motor realiza el tiempo de admisión se crea una depresión en el colector que mueve al medidor de aire; éste a su vez (mediante un sistema de palancas) desplaza una válvula dosificadora dispuesta en el conjunto distribuidor-dosificador, permitiendo el paso de más o menos gasolina hacia el inyector, en función del volumen de aire aspirado. La gasolina que llega a presión al inyector provoca su apertura (Figura 9.16). Un inyector eléctrico comandado por un termo interruptor facilita los arranques en frío. La válvula de aire adicional y el regulador de fase de calentamiento tienen como misión mantener un ralentí acelerado y enriquecer la mezcla mientras el motor alcanza su temperatura de funcionamiento. Sólo existen versiones multipunto.
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A. Sistema monopunto. B. Sistema multipunto (simultánea). C. Sistema multipunto. (secuencial).
Figura 9.16. Esquema de inyección mecánica K-Jetronic. 1. Depósito. 2. Bomba. 3. Acumulador. 4. Filtro. 5. Brazo 9. Regulador para la fase de calentamiento. 10. Inyector. 11. Inyector arranque en frío, 12. Tornillo de ralentí. 13. Válvula de mariposa. 14. Conducto de aire. 15. Plato sonda. 16. Recorrido del plato sonda en función del aire aspirado. 17. Colector de admisión. 18. Válvula de aire adicional. 19. Interruptor térmico temporizado. 20. Válvula dosificadora.
Inyección mecánica con control electrónico Este sistema fue comercializado por la marca Bosch con el nombre de K.E., Jetronic. Es un sistema que actualmente tampoco se utiliza. El sistema K.E. es una mejora
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[email protected] considerable del sistema K-Jetronic. La diferencia principal estriba en que la presión diferencial de las cámaras del dosifícador está controlada por una unidad electrónica de control (U.C.E.) que recibe información de una serie de sensores sobre las condiciones de funcionamiento del motor. Los sensores varían en función de la versión del sistema, siendo los más comunes los siguientes: Medidor de caudal de aire. Sensor de temperatura de motor. Sensor de revoluciones. : Sensor de temperatura de aire. oxígeno en el colector de escape (sonda lambda). Sensor de oxígeno A medida que la U.C.E. recibe información de los citados sensores, envía señales eléctricas a un actuador para modificar la presión existente en las cámaras del distribuidor y dosificar así la gasolina que le llega al inyector. Sistemas electrónicos La introducción de la electrónica en los sistemas de alimentación del motor ha permitido optimizar la dosificación del combustible en cualquier condición de funcionamiento del motor. El sistema es gobernado por una centralita electrónica que recibe informaciones de una serie de sensores emisores de señal que una vez analizados los datos de entrada, envía órdenes en forma de señales eléctricas a una serie de actuadores para el correcto funcionamiento del sistema. Existe una gran variedad de sensores emisores de señal y de actuadores cuya configuración dan lugar a un gran número de sistemas de inyección. No todos los sistemas de inyección utilizan el mismo número y tipo de sensores y actuadores, por lo que resulta que existen sistemas más completos y eficaces que otros.
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[email protected] Los sensores emisores de señal más utilizados son los siguientes: Medidor de caudal de aire. Determina la cantidad de aire que pasa por el colector de admisión. Existen varios tipos de dispositivos: Caudalímetro. Sensor de presión absoluta. Medidor de caudal de aire por hilo caliente.
Medidor de caudal de aire por ultra sonidos.
Medidores de caudal de aire. A, Caudalímetro. B, Medidor de presión absoluta (M.A.R). C. Medidor de aire por hilo caliente.
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Figura 9.17. (Cont.). Sensor de temperatura del motor. Se encuentra situado en contacto con el circuito de refrigeración. Informa de la temperatura puntual del motor (Figura 9.18).
Figura 9.20. 1. Sensor de revoluciones. Sensor de oxígeno. Situado en la salida de los colectores. Informa del oxígeno existente en los gases de escape (sonda lambda).
Figura 9.18. 1. Conector. 2. Sensor. Sensor de temperatura del aire de admisión. Situado en el colector de admisión, informa de la temperatura puntual del aire de admisión. Figura 9.21. Posicionamiento de la sonda lambda. Sensor de detonación. Situado en la zona exterior de los cilindros. Modifica el avance del encendido cuando se producen detonaciones. Contactor de mariposa. Fijado al eje de la mariposa informa a la centralita de la posición de la mariposa del acelerador.
•
Figura 9.19. Sensor de temperatura de aire. Sensor de temperatura del carburante. Está situado en contacto con el combustible e informa de su temperatura. Sensor de revoluciones y P.M.S. Está situado en el motor e informa de las revoluciones a las que está sometido.
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Figura 9.22. Contactor de mariposa. Potenciómetro de mariposa. Se encuentra fijado al eje de la mariposa e informa a la centralita de la posición del acelerador, Captador de presión atmosférica. Informa de la presión atmosférica existente en el ambiente. Captador de velocidad de avance del vehículo.
[email protected] Los receptores de señal más utilizados son los siguientes: Inyectores. Permiten el paso de combustible hacia el motor cuando reciben señales eléctricas.
Inyector. 1.Inyector. 2. Aguja. 3. Inducido magnético. 4. Bobina. 5. Conexión eléctrica. 6. Filtro. 7. Puntal. 8. Cuerpo. 9. Muelle.
Controladores de ralentí. Su misión es la de man¬tener un ralentí idóneo para cada momento de funcionamiento. Están situados cerca de la mariposa de gases y existen varios tipos: Válvula de aire adicional. Motor paso a paso. Actuador de ralentí. Electroválvulas de elevación de ralentí.
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[email protected] Figura 9.24. Actuador de ralentí. 1. Entrada de aire antes de la mariposa. 2. Inducido. 3. Conector. 4. Salida de aire después de la mariposa. 5. Obturador.
Sistema de inyección. 1. Sonda lambda. 2. Filtro de aire. 3. Toma de diagnosis. 4. Centralita de encendido e inyección. 5. Grupo relés. 6. Sensor de detonación. 7. Sensor de temperatura del refrigerante. 8. Sensor ángulo de leva. 9. Regulador de presión de combustible. 10. Medidor del caudal de aire. 11. Potenciómetro de mariposa. 12. Sensor de temperatura de aire. 13. Cuerpo de mariposa, 1S\ Actuador de ralentí. 15, Depósito. 16. Sensor de r.p.m. 17. Bobinas de encendido. 18. Inyectores. 19. Electroválvula evaporadora. 20. Filtro combustible. 21, Bomba.
El sistema de inyección electrónica se puede dividir en 3 circuitos claramente diferenciados: Circuito de admisión. Circuito hidráulico. Circuito electrónico. Circuito de admisión Por él circula el aire de admisión y es donde se pro¬duce la inyección de la gasolina. Los componentes que se instalan habitualmente en este circuito son: Medidor de caudal de aire. Sensor de temperatura de aire.
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[email protected] Contactor o reostato de mariposa de gases. Mariposa de gases. Tornillo de ralentí. Controlador de ralentí. Inyectores. Manguitos de unión entre el colector y el medidor de aire.
Circuito de admisión.
Circuito hidráulico La gasolina circula a través de una serie de componentes que conforman el circuito hidráulico, y se utilizan normalmente los siguientes (Figura 9.27): Depósito. Bomba. Es un motor eléctrico comandado por un relé taquimétrico, su misión es la de crear en el circuito la presión hidráulica suficiente. Los sistemas de inyección electrónica funcionan con una presión aproximada de 2,5 bares. Filtro. Rampa de inyectores. Consiste en una canalización común donde se instalan todos los inyectores del sistema.
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Regulador de presión. Instalado normalmente en la rampa de inyectores, su misión consiste en regular la presión del circuito. Inyectores. Son del tipo electromagnético. Abren cuando reciben señales eléctricas procedentes de la U.C.E. Canalizaciones de unión entre componentes (presión y retorno). Similares" a las utilizadas en los sistemas por carburador.
Figura 9.27. Depósito. 2. Filtro. 3. Amortiguador de impulsos. 4. Rampa de inyectores. 5. Inyectores. 6. Bomba. 7. Aforador. 8. Regulador de presión.
Funcionamiento
Cuando el motor empieza a girar, la bomba de gasolina recibe una señal eléctrica procedente de un relé y se pone en funcionamiento, aspirando gasolina del depósito e impulsándola hacia la rampa de inyectores a través del filtro. Una vez allí, si la gasolina supera la presión predeterminada por el regulador, parte de ella sale de la rampa por la canalización de retorno al depósito. Los inyectores se encuentran en la rampa y dejan pasar gasolina hacia el colector de admisión cuando reciben señales eléctricas de la U.C.E. (Figura 9.27). Circuito electrónico
Está compuesto por la Unidad Electrónica de Control (U.C.E.) y por aquellos sensores emisores y receptores de señal que conforman el sistema.
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[email protected] Las conexiones de los sensores se realizan a través de conectores con enclavamiento de seguridad. Funcionamiento general del sistema
Cuando se pone en funcionamiento el motor, los sensores del sistema informan a la U.C.E de las condiciones de funcionamiento del motor, y ésta a su vez envía una señal eléctrica a los inyectores para que permitan el paso de gasolina gasolina durante el tiempo adecuado a cada condición de funcionamiento. funcionamiento.
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