Inyecciones de Gasolina

Los sensores de carga controlan la depresión reinante en el colector de admisión. Este parámetro es muy importante porque debemos tener en cuenta que si la mariposa se encuentra cerrada el aire que puede pasar se verá frenado por esta, de manera que el llenado de los cilindros será mucho menor que si por el contrario la mariposa de aceleración está totalmente abierta con lo que no opone resistencia al paso del aire y los cilindros pueden llenarse mucho mejor. Por ello los distintos dispositivos de inyección de gasolina utilizan estos elementos para hacer el cálculo de la inyección y además para calcular el avance del encendido ya que la velocidad de propagación de la inflamación es tanto mayor cuanto más comprimida se encuentra la mezcla en los cilindros, es decir cuanto más aire pueda entrar en la fase de admisión.

Los sistemas de control de carga pueden ser varios:

• Regulador de presión controlado por la depresión del colector: Como hemos visto en el panel de las inyección LE Jetronic. Se trata de un sistema mecánico en el cual el regulador de presión de la rampa de inyección dispone de dos cámaras, una llena de gasolina y con una válvula de presión que permite el retorno de gasolina si se sobrepasa una cierta presión, y una segunda cámara aislada de la primera y conectada por un tubo al colector de admisión. Separando ambas cámaras hay una membrana que tiene un desplazamiento por acción de la depresión en la admisión y su movimiento afecta al tarado de la válvula de presión, de manera que actúa variando la presión en función de la carga del motor, este sistema se explica en la pregunta 5.

• Captador de bobina: Se basa en los tradicionales captadores de dos cuerpos que llevan los avances de encendido por vacío, pero en este caso la membrana mueve un metal a lo largo del cuerpo de una bobina con lo que los efectos electromagnéticos dependen de la posición de núcleo y la señal eléctrica varía.

• Captador de tipo piezoeléctrico: Se basa en las propiedades de algunos cuerpos cristalinos como el cuarzo y ciertas cerámicas, que pueden crear cargas eléctricas en su superficie cuando se les somete a una compresión. De esta manera se transforma la energía mecánica de la presión en el colector en una señal eléctrica. Suelen ir conectados al colector mediante un tubo flexible. La ventaja de estos sistemas es que al ser de tipo eléctrico permiten enviar las señales directamente al calculador para que sean analizadas junto con el resto de datos para lograr una inyección (y avance del encendido) más exacta.

De este tipo es el captador conocido como MAP (presión absoluta del colector).

• Captador de tipo capacitivo: Es este tipo de captadores se mide la capacidad entre dos electrodos paralelos entre si, como en un condensador, la distancia de separación entre los electrodos influye en el valor de la capacidad. Según la presión aplicada, el valor de separación varía y por lo tanto varía la capacidad. La placa móvil o diafragma es un disco circular fino de cerámica que se curva bajo el efecto de la presión, al curvarse modifica la separación entre las placas, un aumento de la separación supondrá una disminución de la capacidad. El captador tiene un módulo de detección capacitiva de cerámica y un módulo de transformación de señales para enviar al calculador unas señales claras que pueda interpretar, este último se encarga de convertir la variación de capacidad en una variación de la tensión de la salida. Este tipo se identifica por ir colocado directamente sobre el colector.

El caudalímetro tiene la misión de medir el volumen de aire aspirado por el motor y transforma este dato en una señal eléctrica para informar al calculador, va situado a continuación del filtro del aire, antes de la mariposa. Está formada por una trampilla móvil accionada por el flujo de aire aspirado por el motor. Un tope que amortigua el retorno de la trampilla a su posición de reposo. Una trampilla de amortiguación y un potenciómetro que puede ser de una o dos pistas de distinta precisión, con un cursor para la señal eléctrica que es distinta para cada posición de la trampilla. Este potenciometro es el que se encarga de variar la tensión de entrada proporcionada que es de 5 voltios a los bornes del potenciómetro. Su señal, asociada al régimen de funcionamiento del motor es fundamental para calcular el tiempo de inyección.

En la inyección LE2 además si se produce una variación de la señal mayor de 2 voltios por segundo se interpreta como una apertura brusca de la mariposa y el calculador aumenta el enriquecimiento de la mezcla durante un pequeño lapso de tiempo.

Es muy habitual que también vaya en este elemento el sensor de temperatura del aire.

Esta aleta actúa a modo de amortiguador evitando oscilaciones bruscas de los desplazamientos angulares de la aleta principal, de este modo la información que proporciona el caudalímetro es más fiable porque no responde a las turbulencias que produce el paso del aire al empujar la aleta. El efecto amortiguador lo produce la cámara de aire que queda “atrapada” por la aleta de compensación y que amortigua movimientos bruscos y momentáneos, esta cámara recibe el nombre de cámara de compensación.

El sensor de oxígeno también recibe el nombre de sonda lambda () que representa la proporción de gasolina y aire (=1 ! 14 gr. de aire por 1 gr. de gasolina, si <1 es mezcla rica, y si >1 entonces es mezcla rica). La sonda detecta la presencia (mezcla pobre) o no (mezcla rica) de oxígeno en los gases de escape.

La sonda tiene una cerámica especial porosa que tiene uno de los lados en contacto con el aire ambiente, a través de unos embutidos que lleva, el otro lado de la cerámica se halla en contacto con los gases de escape. Si la mezcla es rica, existe una diferencia de concentración de oxígeno entre los dos lados de la cerámica y los iones de oxígeno se desplazan y crean una diferencia de potencial en los bornes de los electrodos de platino que están alimentados a 1 voltio. En este caso, el calculador debería empobrecer la mezcla mediante la disminución del tiempo de inyección. Así pues el calculador interpretará la señal para aumentar o disminuir el tiempo de apertura de los inyectores.

El tiempo de respuesta de la sonda de oxígeno es muy pequeño, de milisegundos a unos 600 ºC o 800 ºC que es su temperatura ideal de trabajo, pero el problema es que por debajo de 300 ºC de temperatura su funcionamiento es más lento y defectuoso. Para tratar de remediarlo se le incorpora un pequeño calefactor (resistencia térmica) que permite alcanzar la temperatura de funcionamiento en unos 20 o 30 segundos, pero hasta que se alcance la temperatura la señal debe ser ignorada, lo mismo que en máxima aceleración puesto que en esta última situación prima la entrega de potencia sobre la calidad de los gases de escape.

Si la mezcla es rica hay exceso de CO y de HC pero mejora las emisiones de NOX.

Si la mezcla es pobre se mejoran los valores de CO y HC pero empeoran los de NOX.

Como se ve la mejora de unos va en detrimento de otros, por esto suele utilizarse conjuntamente con un tubo catalítico de 3 vías (catalizador) que esta formado por unas celdillas de material cerámico impregnado en una sustancia activa de platino, paladio y sodio, que transforman parte de los gases nocivos en no nocivos.

Pero hay que tener en cuenta que el uso del catalizador quita potencia al vehículo de modo que consume un 5% más, y el catalizador tiene una duración limitada de unos 80.000 Km. Pero las actuales normas anticontaminación lo hacen obligatorio.

La precisión de la riqueza de la mezcla debe tener un margen muy limitado para que los gases presenten una calidad óptima (=1 ±0,005).

Es un elemento mecánico encargado de regular la presión reinante en el circuito de gasolina. Su función es la de válvula de presión y seguridad. El regulador está compuesto por una caja metálica que contiene una membrana, un muelle y una válvula, cuando la presión en el circuito de gasolina se eleva por encima del valor establecido por el tarado del muelle, la válvula se abre y el carburante retorna al depósito. Además, para compensar el efecto de succión en la punta de los inyectores el regulador de presión lleva una toma de depresión que viene del colector de admisión. De esta forma la presión de la gasolina abrirá la válvula en función del tarado del muelle y de la presión del colector. En los sistemas monopunto, la apertura de la válvula del regulador depende exclusivamente del tarado del muelle y no hay toma de depresión porque el inyector se sitúa por encima de la mariposa de gases.

El sensor de presión más importante para la inyección es el sensor de carga, que mide la depresión en la admisión del motor. Va conectado con el colector de admisión generalmente por un tubo, respecto a este tubo, lo ideal sería un tubo especial para esta función que lleva en su interior un estrechamiento con un agujero de manera que sirve de freno a las oscilaciones bruscas y momentáneas, pero que no afecta a las variaciones normales de forma que el captador recibe una información muy fiable. Este dato es muy importante para calcular el tiempo de inyección y el avance del encendido en las inyecciones que incorporan estas funciones (ver pregunta 1).

Además pueden existir otros sensores de presión como el de presión atmosférica en las inyecciones más modernas. El resto de sensores de presión que puedan existir sirven de avisos de averías de sitemas como el de lubricación y otros, pero no son elementos de la inyección.

El filtro de combustible sirve para filtrar la gasolina y eliminar las partículas de suciedad, que pueden entrar en el depósito con la gasolina incluso con la propia gasolina, por ejemplo sedimentos, a este respecto no conviene repostar en la gasolinera justo después de que esta llene sus tanques pues la recarga remueve los sedimentos del fondo.

Tiene un sentido de montaje porque el filtro es de papel y por si se deteriorase tiene en un extremo un tamiz metálico para atrapar eventuales restos de papel, el tamiz por tanto debe quedar en el extremo de salida.

Son dispositivos controlados eléctricamente por el calculador que inyectan combustible más o menos pulverizado en algún punto de la admisión. La situación en la que se colocan depende principalmente del tipo de inyección.

Están conectadas al circuito de la gasolina y el calculador manda impulsos eléctricos a la bobina integral que posee el inyector, que levanta la aguja, que se mantiene en su posición de cierre por acción de un muelle, dejando que la gasolina a una cierta presión salga pulverizada, el tiempo de apertura es de unos milisegundos pero es variado por el calculador en función de la información que recibe de los captadores para ajustar el consumo y maximizar las prestaciones, una vez que deja de circular corriente, el muelle hace que la aguja vuelva a su posición y cierra el paso de combustible. Así pues la cantidad de combustible inyectado depende del tiempo de excitación de la bobina integral del inyector.

Como se puede apreciar, para realizar un correcto control de la inyección es importante la tensión de la batería puesto que las variaciones en su tensión provocan variaciones en la acción sobre las bobinas integrales de los inyectores, por ello algunas inyecciones llevan en el calculador una función que controla también este parámetro.

El positivo se recibe directamente del relé de inyección, mientras que la puesta a masa se realiza a través del calculador, determinando este el momento y duración de la puesta a masa y por lo tanto la cantidad de gasolina inyectada.

La inyección LE2- Jetronic es una inyección multipunto, y este tipo de inyecciones llevan el inyector cerca de la válvula de admisión de manera que la gasolina más o menos pulverizada se mezcla con el aire en el colector de admisión junto a la válvula de admisión.

La función del enriquecimiento sobre el arranque en frío se trata de inyectar mayor cantidad de combustible que la normal. Esto se realiza de forma diferente en las dos inyecciones.

En la LE1 se dispone de un inyector adicional particular para el arranque en frío que está situado en la admisión, este inyector no está controlado por el calculador sino que está controlado por un interruptor térmico temporizado que recibe la temperatura del agua de refrigeración del motor así que funciona hasta que se alcanza un cierta temperatura, o durante un cierto tiempo (lo que suceda primero).

En la LE2 no existe un inyector especial, si no que se aumenta el tiempo de inyección de los inyectores normales, esta acción es efectuada por el calculador bajo dos condiciones:

Si la acción del arranque es prolongada, el enriquecimiento desaparece al cabo de un lapsus de tiempo que depende de la temperatura del motor para evitar que se ahogue, si hacemos un segundo intento de arranque en menos de cinco segundos el enriquecimiento será de más corta duración, pero si por el contrario el tiempo entre dos acciones de arranque es superior a cinco segundos, el enriquecimiento será el mismo en los dos casos de idéntica duración.

A partir de que el motor está en marcha se pasa a la fase de funcionamiento en frío (calentamiento) en la que tiene gran importancia la válvula adicional de aire (ver pregunta 13).

Puesto que en la inyección LE1- Jetronic disponemos de un inyector adicional para el arranque en frío que no es controlado por el calculador necesitamos un dispositivo que nos controle dicho inyector. Para ello disponemos del interruptor térmico temporizado que en función de la temperatura del motor y por un intervalo de tiempo hace funcionar el inyector adicional de arranque en frío. Está controlado por la temperatura del motor, pues una vez que está caliente (70 ºC) ya no es necesario enriquecer la mezcla, y por un control temporizado para evitar que esté funcionando mucho tiempo y pueda llegar a ahogar el motor.

Es un elemento para el funcionamiento del motor cuando está frío, cuando está en calentamiento, hasta 70 ºC. Suministra la cantidad necesaria de aire al motor durante su funcionamiento en frío.

Va montado en paralelo con el circuito del aire del ralentí es decir, “puenteando” la mariposa de aceleración y conectado mediante dos tubos de goma al circuito del aire.

Va fijado sobre el bloque motor para tener buena referencia de la temperatura del motor. Lleva un paso que queda más o menos taponado por una trampilla giratoria accionada por un bimetal que a medida que se calienta hace mover la trampilla par tapar el paso de aire.

Con el motor frío, la sección de paso de aire se encuentra totalmente descubierta porque de ella tira un muelle de retroceso, y a medida que sube la temperatura, el bimetal se deforma, actuando sobre la trampilla. A los 60 ºC el orificio queda totalmente cerrado.

- La estanqueidad de los inyectores, es decir que cuando no están en uso la aguja asiente bien y no tenga fugas ni pérdida, esto se puede detectar dejándolo unos minutos y comprobando si gotea líquido por la punta.

- La pulverización, el inyector debe pulverizar bien el chorro.

- Resistencia de la bobina, se comprueba entre los dos bornes del inyector y debe ser de unos 4 .

En este caso solo llevan un inyector, debemos comprobar los mismos parámetros que en la pregunta anterior, Chorro, Goteo y resistencia de la bobina en la central de inyección, que en este caso es entre los bornes 2 y 3 (o 4 y 3 según el modelo) y en este caso el valor de la resistencia debe ser de 1,4 .

El interruptor de la mariposa (contactor) se distingue del potenciómetro de la mariposa en que el primero solo detecta la posición de mariposa cerrada, abierta del todo o intermedio, mientras que el potenciómetro controla la posición exacta de esta.

La misión del interruptor es por tanto detectar la posición de mariposa cerrada o abierta del todo es decir las posiciones de “pie levantado” y “pisando a fondo”, con esto se puede interpretar en cierta medida las necesidades del conductor y actuar en consecuencia. Esto lo realiza mediante dos contactos, uno que se toca cuando la mariposa está cerrada (y que es ajustable) y otro al que se llega cuando la mariposa se abre del todo. Y en función de la señal que se envíe el calculador es informado de la situación.

El de ralentí es el único contacto que se puede regular para ello la caja dispone de unos tornillos que se pueden aflojar para moverla.

Las funciones de “máxima aceleración” y de “régimen de ralentí”(corte en deceleración):

- Máxima aceleración: Cuando se pisa el acelerador a fondo y se interpreta a través del contactor como la necesidad de máxima potencia (3 y 18 en contacto) por lo que es necesario enriquecer la mezcla (en máxima potencia la mezcla es de 1gr. de gasolina por 12,5 gr. de aire). El calculador provoca el enriquecimiento aumentando el tiempo de excitación de los inyectores, sin embargo este enriquecimiento está programado en función de la velocidad de rotación para compensar los impulsos del caudalímetro y para garantizar un para máximo en cualquier velocidad evitando a la vez la aparición del picado de bielas. Se anula la acción de la sonda lambda.

- Régimen de ralentí (corte en deceleración): Cuando la posición de la mariposa está comprendida entre los 0 º y 1 º, los contactos 2 y 18 están cerrados se produce una corrección al ralentí y un corte en deceleración. Esto tiene la intención de reducir el consumo. En este caso si el vehículo está en marcha se prevé una posible “reaceleración” por lo que el régimen se mantiene un poco más elevado.

El contactor de la mariposa debe hallarse en la posición de ralentI (contactos 2 y 18 unidos)

La temperatura del motor debe ser mayor de 10 ºC.

El vehículo se encuentra en marcha.

El avance ha sido desplazado de su valor normal.

Que no haya fugas en escape ni en admisión.

Las bujías deben estar limpias y en buen estado.

El filtro del aire debe estar bien limpio.

El reglaje de taquees bien hecho.

La puesta a punto debe estar correcta.

El motor tiene que tener más de 70 ºC.

Si se cumplen todos estos requisitos podemos pasar a medir el CO y regularlo en el tornillo que a tal efecto hay en la caja del caudalímetro, este tornillo abre o cierra el paso de aire adicional por un circuito paralelo al caudalímetro por lo que ese aire es controlado por el aparato y así podremos aumentar o disminuir el porcentaje de CO.

Si apretamos el tornillo cerramos el paso de aire y aumenta el nivel de CO.

Si por el contrario aflojamos el tornillo pasará más aire y disminuirá el CO.

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Entregado en el curso 99-00, en el I.E.S Fernandez Vallín (Gijón) al Profesor: Valle

Asignatura: Sistemas Auxiliares del motor

2º de Grado Medio Electromecánica de Vehículos.

Alumno: Pedro Herrero peherrer@teleline.es