Proyecto Sistema de Inyeccion

Sistema De Inyección Electrónica De Un Vehículo De Combustión Interna. __________________ __________________________ _________________ _________________ ________________ _________________ _________________ _________________ __________________ ________________ ________________ __________________ _________________ __________ __

Sistema De Inyección Electrónica De Un Vehículo De Combustión Interna. Fajardo Geomara1; Llive Jonathan2; Muñoz Jeannette3; Pastrano William4; Titumaita Tatiana5 [email protected] [email protected];; 2 [email protected] [email protected];; 3 [email protected] [email protected] [email protected];; [email protected]

1, 2, 3, 4,5

Escuela Politécnica Politécnica Nacional, Nacional, Facultad Facultad de Ingeniería Ingeniería Mecánica, Mecánica, Quito, Quito, Ecuador

Resumen: La inyección electrónica basa su funcionamiento en una unidad electrónica de control (ECU), la misma que recibe información de sensores que se encuentran tanto en lugares internos como externos del motor. De esta manera el dato procesado proporciona valores cuantificados de la cantidad de combustible necesario para una combustión adecuada incluso denominada “perfecta”, la unidad electrónica de control (E CU) puede ser programada para todo tipo de cargas del motor, dando ajustes de inyección ideales. El uso de la inyección electrónica, genera disminución del consumo de combustible, además disminución considerable en los niveles de contaminación al mantener la relación aire/combustible muy próxima a la relación estequiométrica. Palabras clave: Inyección electrónica, sistema, sensores, ECU, actuadores.

Electronic Injection System Of An Internal Combustion Vehicle. Abstract: The electronic injection is based on an electronic control unit (ECU), which receives information from sensors located both inside and outside the engine. In this way the processed data provides quantified values of the amount of fuel required for a suitable combustion even called "perfect", the electronic control unit (ECU) can be programmed for all types of engine loads, giving ide al injection settings. The use of electronic injection generates a decrease in fuel consumption, and a considerable reduction in pollution levels by maintaining the air / fuel ratio very close to the stoichiometric ratio. Keywords: Electronic injection, system, sensors, ECU, actuators.

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INTRODUCCIÓN

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Los sistemas de inyección de gasolina poseen una dosificación del combustible ajustada a las condiciones de marcha con ayuda de sistemas de mando electrónico. Efectúa la inyección del combustible en el colector de admisión, delante de la válvula de admisión; mediante inyectores que pulverizan el combustible. Mientras que la unidad de regulación electrónica del diésel (EDC) regula las funciones del sistema de inyección de forma que el motor lo requiere; controlando de forma óptima que los parámetros de inyección se adaptan constantemente al motor por medio de una serie de sensores de temperatura, presión, rotación, relés, entre otros conectados conectados al EDC. Un módulo electrónico, constituido por un microprocesador controla el tiempo de apertura de los inyectores en función de los datos que recibe los diferentes sensores del sistema. La presión del combustible en los inyectores debe ser constante, dos parámetros que determina la señal base es la medida del caudal y en otro la presión, en función del número de RPM del motor y de las condiciones del aire aspirado.

Ilustración 1. Componentes Componentes Básicos de un motor de inyección electrónica de combustible. [11]

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Sistema De Inyección Electrónica De Un Vehículo De Combustión Interna. _________________________________________________________________________________________________________________________

2. OBJETIVOS

4. TIPOS DE INYECCIÓN

● Analizar el sistema de inyección de un vehículo, a través del estudio de sus componentes y su funcionamiento en el mismo. ● Conocer cómo se procesa y calcula el caudal de combustible a inyectar, teniendo en cuenta los elementos electrónicos que forman parte del sistema. ● Establecer una tabla tipo cronograma que permita registrar los datos de servicio del vehículo, estas luego se usarán para analizarlas como señales eléctricas.

La inyección de combustible es un sistema de alimentación de motores de combustión interna, que reemplaza al carburador (El carburador es el dispositivo que se encarga de preparar la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina) en los motores de explosión, y tiene como objetivo reducir las emisiones contaminantes y para que sea posible y duradero el uso del catalizador a través de un ajuste óptimo del factor lambda (el factor lambda es la relación que existe entre aire/combustible. El factor optimo es de 14.7 partes de aire en peso por cada parte de gasolina).[1]

3. SISTEMA DE CONTROL La inyección electrónica basa su funcionamiento en una unidad electrónica de control (ECU), la misma que recibe información de sensores que se encuentran tanto en lugares internos como externos del motor. Los datos son procesados de tal forma que entreguen la cantidad de combustible necesario para una “perfecta combustión”, es decir, la ECU puede ser programada para, dar ajustes de inyección ideales. Una de las mayores ventajas que se logra con el uso de la inyección electrónica, adicional a la disminución del consumo de combustible, es una disminución notable en los niveles de contaminación al mantener la relación aire/combustible muy próxima a la relación estequiométrica. Estas computadoras tienen innumerables componentes electrónicos en su interior entre los que podemos mencionar a los microprocesadores, en gran número como unidad fundamental, montados en una placa impresa con cobre, Resistencias, transistores. Todas las funciones que poseen las computadoras son controladas por un programa (software).

Ilustración 3. Carburador.[2]

Primero, el combustible procedente de la bomba de inyección alimenta la entrada del inyector. Éste combustible, que pasa a través de conductos perforados en el cuerpo del inyector, se abre paso hasta la aguja situada en la parte inferior que obstruye el orificio de salida al ser empujada a través de una varilla por un resorte. De este modo el combustible no puede acceder a la cámara de combustión.

Ilustración 2. Componentes Básicos de un motor de inyección electrónica de combustible. [11]

Las señales que recibe la ECU de los distintos sensores son evaluadas continuamente, en el caso de que falle alguna señal o sea defectuosa, la ECU adopta valores sustitutivos fijos que permitan la conducción del vehículo hasta que se pueda arreglar la avería. Si hay alguna avería en el motor esta se registrará en la memoria de la ECU. La información sobre la avería podrá leerla el mecánico en el taller conectando un aparato de diagnosis al conector que hay en el vehículo a tal efecto. Si se averían los sensores o los elementos de ajuste que podrían suponer daños en el motor o conducir a un funcionamiento fuera de control del vehículo, se desconecta entonces el sistema de inyección, parándose lógicamente el vehículo.

Ilustración 4. Sistema de inyección.[3]

Existen 4 tipos de inyección A. POR EL NÚMERO DE INYECTORES Esta puede ser mono punto o multipunto: La inyección multipunto es aquella en donde se usa un solo inyectores por cada cilindro mientras que la Inyección Mono punto es aquella donde se suministra combustible al cuerpo de aceleración.

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El sensor está hecho básicamente de cerámica zirconio la cual es colocada en el manifold (múltiple de escape) de combustión en un tubo cerrado. La zirconio genera voltaje desde aproximadamente 1 V máximo en excelentes condiciones hasta 0 V en condiciones difíciles. Esta señal analógica es enviada al ECM.

Ilustración 6. Sistema de inyección mono punto

Ilustración 5. Sistema de inyección multipunto.

Fuente: Ilustración 3 [4], Ilustración 4 [5] B. POR LA UBICACIÓN DE LOS INYECTORES Puede ser inyección directa o indirecta: La Inyección Directa es aquella donde se suministra combustible dentro de la cámara de compresión o combustión, mientras que la inyección Indirecta es aquella donde se suministra combustible fuera de la cámara de compresión o combustión.

Ilustración 9. Operaciones Principales Sensor

Ilustración 7. Inyección Directa.

El elemento sensor es usualmente un bulbo hecho de Circonio Cerámico cubierto en ambos lados con una capa fina de Platino.

Ilustración 8. Inyección indirecta

El sensor de oxigeno continuamente compara el nivel de oxigeno de los gases generador por el motor con el nivel de oxígeno en el exterior, esta diferencia crea un voltaje de DC que usualmente esta entre 0 y 1.1 V. La combinación específica de gasolina-aire para autos es de 14.7 partes de aire por una de gasolina. Cuando el motor tiene más gasolina de la necesaria el oxígeno restante es consumido en la explosión del cilindro y el gas saliente no tendrá oxígeno, lo que enviara una señal mayor a 0.45 V.

Fuente: Ilustración 6 [6], Ilustración 7 [7]

C. POR LA FORMA DE LA INYECCIÓN D. POR LA PRESIÓN DE LOS INYECCIÓN

Por otro lado si el motor tiene poca gasolina, el oxígeno restante produce una señal menor a 0.45 V, entre de 0.2 y 0.7 V.

5. SENSORES El ECU (Engine Control Unit)-ECM (Engine Control Module) el encargado de monitorear algunos de los parámetros del motor mediante la intervención de sensores. En el pasado el carburados y la bomba de inyección controlaban la cantidad de combustible que debía ingresar a la cámara de combustión. Hoy es el ECU. A. SENSOR DE FLUJO DE AIRE B. SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE C. SENSOR DE TEMPERATURA DEL AIRE DE ADMISIÓN. D. SENSOR CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO EN LOS GASES DE ESCAPE Es un sensor de medida de calidad del aire.

El funcionamiento apropiado del sensor es cuando se alcanza los 300ºC, y antes de alcanzar esta temperatura el sensor es no conductivo lo que se conoce como Open Loop o lazo abierto. Si el Sensor de oxigeno no funciona, el ECM usa un valor predeterminado de 0.45 V y usa todos los demás sensores para determinar el radio de mezcla. [14] E. SENSOR DE PICADO Este sensor consta de una cabeza metálica dentro de la cual se encuentra montada una pieza de cristal piezo-eléctrica que tiene la particularidad de generar una corriente eléctrica cuando es sometida a esfuerzos mecánicos.

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El sensor de detonación es un dispositivo electrónico capaz de medir la vibración y convertir esta señal en una salida eléctrica que mide el golpeteo del motor.

El circuito integrado del sensor óptico es energizado con voltaje de la batería a través del interruptor de encendido. Cuando el eje del distribuidor gira junto al disco ranurado pasando entre la ranura q posee el dispositivo óptico el LED emite una luz que será captada por el fotodiodo para generar la señal en el circuito electrónico. Este sensor suele estar ubicado dentro del distribuidor, la señal que genera este sensor es digital. Ilustración 11. Sensor óptico. Fuente Ilustración 8: c) Sensor inductivo Es un tipo de sensor que no necesita de alimentación para generar la señal, consta de una bobina enrollada sobre el núcleo de un imán. El sensor está ubicado frente al eje de levas y produce una señal cada dos vueltas del cigüeñal. El voltaje producido por el sensor dependerá de ciertos factores, tales como: la velocidad del motor, la proximidad del rotor de metal al sensor y la fuerza de campo magnético ofrecida por el sensor.

El sensor está diseñado para vibrar aproximadamente a la misma frecuencia que el golpeteo del motor. El acelerador convierte la señal de vibración en una salida eléctrica. Este sensor usa un disco muy delgado de cerámica piezoeléctrica, el cual está unido a un diafragma metálico. Este dispositivo algunas veces se llama resonador, cuando el golpeteo del motor es detectado por el diafragma metálico este aplica y libera presión del disco piezo-eléctrico, a la frecuencia del golpeteo del motor. Un golpeteo más fuerte provoca que el diafragma aplique una mayor presión al disco piezo-eléctrico. El disco responde con una mayor salida de voltaje.

Ilustración 10. Sensor MAP

G. PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE El sensor MAP controla la entrega de combustible al hacia el motor tomando en cuenta el estado de carga y la demanda de aceleración. Es un sensor electrónico que de forma constante inspecciona el vacío del múltiple de admisión, actuando de acorde al valor de vacío puede entregar mayor o menor voltaje a la ECU (Engine Control Unit) la cual suministra la cantidad de combustible a través de los inyectores. Consta de un sensor piezoeléctrico el cual va situado encima de un circuito integrado. Este mide la variación de presión o vacío, y a su vez entrega al exterior una señal de voltaje.

F. POSICIÓN DEL ÁRBOL DE LEVAS Existen tres tipos de sensores de posición del árbol de levas:

a) Sensor de efecto hall Este tipo de sensor está constituido por un elemento semiconductor, alimentado por una tensión fija y un imán permanente que produce un campo magnético (señal) cuando el cuerpo giratorio interrumpe el campo magnético entre el elemento semiconductor y el imán permanente. Hay dos tipos se señales una de 0 a 12 V y otra de 0 a 5 V. El eje de levas tiene un pequeño imam que en cada giro sobre el sensor hall produce una salida de voltaje el cual indica el PMS del pistón 1

El Sensor de presión absoluta del múltiple (MAP) tiene 3 cables: uno de tierra, un cable de alimentación de 5 voltios y el tercer cable funciona como señal. El voltaje de señal puede variar entre los 0,2 – 0,4 voltios a los 4,8 – 5,0 voltios. Cuando el motor está en desaceleración el voltaje de Ilustración 12. Sensor MAP salida del sensor es menor a los 0,8 voltios. Fuente: [13] Si está en ralentí estable que puede ser aproximadamente a los 950 RPM, el voltaje de salida es entre los 0,9 y 1.5 voltios.

b) Sensor óptico Este genera un destello el cual es captado por una fotoresistencia.

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Al estar el motor en aceleración, el voltaje de salida del sensor MAP va desde los 1.5 a los 5.0 voltios, el cual indica un vacío bajo o nulo.[8]

[8] “Sensor de presión absoluta del multiple”. [En línea]. Disponible en: http://www.tomco.com.mx/sensor-de presi%C3%B3n-absoluta-del-multiple.html. [Consultado: 02-ago-2017]. [9] “Motores de Combustión Interna Alternativos. F. Payri. UPV.” [En línea]. Disponible en: https://es.scribd.com/document/285157727/Motores-deCombustion-Interna-Alternativos-F-Payri-UPV. [Consultado: 02-ago-2017]. [10] P. por rocio ruiz, “SISTEMAS DE INYECCIÓN EN CARROS”. .

H. I. J. K.

POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL VELOCIDAD DEL VEHÍCULO SENSOR DE PRESIÓN BAROMÉTRICA POSICIÓN ANGULAR DE LA VÁLVULA MARIPOSA DEL ACELERADOR.

6.

ACTUADORES

[11] S. Mecanicas, “SOLUCIONES MECANICAS: INYECCIÓN DIRECTA DE GASOLINA BOSCH”, SOLUCIONES MECANICAS , 05-jun-2012. . [12] “Sensor del árbol de levas.Conceptos basicos. |”. [En línea]. Disponible en: http://www.teseomotor.com/sensor-del-arbol-de-levasconceptos-basicos/. [Consultado: 02-ago-2017]. [13] “Sensor de presión absoluta del múltiple - Sensor MAP”, Codigos DTC , 21-jun-2017. .

7. CONCLUSIONES 8. RECOMENDACIONES

[14] “Sensor de concentración de oxígeno ”, [En línea]. Disponible en: http://infoautomotriz.blogspot.com/2007/10/sensor-deoxigeno-o2-sensor.html, [Consultado: 02-ago-2017].

9. BIBLOGRAFIA [1] Á. Ferrer, “Los inyectores: Cómo funcionan y cómo mantenerlos adecuadamente”, Autonocion.com. . [2] “Carburador - Wikipedia, la enciclopedia libre”. [En línea]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Carburador. [Consultado: 02-ago-2017]. [3] “Sistema de inyector – Bomba y sus averías | Atlántica Garantía”. [En línea]. Disponible en: https://atlanticagarantia.com/noticias/ver/11127/sistemade-inyector-bomba-y-sus-averias. [Consultado: 02-ago2017]. [4] Jonathan Guerrero, “Sistema de Inyección Multipunto”, 13:54:02 UTC. [5] F. Catuta, “SISTEMA DE INYECCION MONOPUNTO”, SISTEMA DE INYECCION MONOPUNTO, lunes, de abril de-2013. . [6] “Inyección Directa de Gasolina en Motores Audi - Blog Técnico Automotriz”. [En línea]. Disponible en: http://www.autoavance.co/blog-tecnico-automotriz/131inyeccion-directa-de-gasolina-en-motores-audi. [Consultado: 02-ago-2017]. [7] “Revista Motor - SISTEMAS DE INYECCIÓN”. [En línea]. Disponible en: https://revistamotor.eu/index.php/decalle/mecanica/507-sistemas-de-inyeccion. [Consultado: 02-ago-2017].

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Proyecto Sistema de Inyeccion

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