TECNOLOGÍA AUTOMOTRIZ II

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CAPÍTULO I

SISTEMA ELÉCTRICO DEL AUTOMÓVIL

Objetivo: Estudiar los principios básicos de electricidad y electrónica aplicados al área automotriz y los principales sistemas eléctricos del automóvil.

Cuando ponemos en contacto dos cuerpos que tienen cargas de distinto signo, como estas se atraen, se produce un flujo de cargas de uno a otro cuerpo. A este flujo lo llamamos corriente eléctrica.

No todos los cuerpos permiten que la corriente eléctrica circule por ellos con la misma facilidad. Los metales son buenos conductores, mientras que la madera, el plástico o el vidrio no, y se llaman por ello aislantes. Todo ello depende del número y movilidad de sus portadores de carga libres (electrones en la última capa). Ello clasifica a los materiales en tres grupos: Materiales conductores como la plata, cobre aluminio, etc, semiconductores como el silicio, germanio arseniuro de galio y aislantes como el teflón, plástico, cristal de cuarzo, óxido de aluminio.

Si tienes ocasión de ver un trozo o resto de cable de la luz pelado, observarás un hilo grueso de cobre (que es el que conduce la corriente) forrado de una capa de plástico aislante (que permite que podamos coger el cable sin que nos pase la corriente cuando está enchufado a la red eléctrica).

Se llama resistencia a la mayor o menor dificultad que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. La medimos en una unidad llamada ohmio, cuyo símbolo es la letra griega Ω.

Los metales, como el cobre, ofrecen muy poca resistencia al paso de la corriente, mientras que la madera, por ejemplo, tiene una resistencia muy alta.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, por los que circula la corriente eléctrica. Para poder formar un circuito eléctrico son necesarios dos elementos:

Un generador de la corriente, que puede ser una pila, el generador de una gran central eléctrica, el alternador de un automóvil, un panel fotovoltaico, una celda de combustible.

Un conductor, que suele ser un cable.

En un circuito podemos además conectar uno o varios aparatos que convierten la energía de la corriente eléctrica en otra forma de energía: luminosa (en una bombilla), mecánica (en el motor de un ventilador) o térmica (en la resistencia de un radiador o calefactor). Estos aparatos funcionan cuando el circuito está cerrado, para lo cual activamos un interruptor; con el interruptor se abre o se cierra el circuito, permitiendo o no el paso de la corriente

El automóvil, es una máquina que cuenta con una serie de mecanismos que le permiten en forma coordinada funcionar y ponerlo en movimiento. Para lograr este objetivo se tiene que tener en cuenta el poner en funcionamiento al motor de combustión interna, el permitirle abastecer de corriente para que funcionen sus instalaciones y el tercero en el caso de gasolina le permita además encender o iniciar la combustión en el motor, estos tres importantes aspectos se estudiarán en los sistemas de Arranque, Carga y Encendido. Los sistemas eléctrico y electrónico de los vehículos modernos requieren un estudio y

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conocimientos más avanzados, nosotros llegaremos solo a conocimientos y aplicación de electricidad y electrónica básicos.

1.1 PRINCIPIOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

En un conductor eléctrico los átomos aparecen en forma de iones positivos, puesto que uno de sus electrones respectivos se ha liberado del átomo individual y han pasado a moverse libremente por todo el interior del conductor, bajo la acción de un campo eléctrico establecido en el conductor. El flujo de los electrones libres, se conoce como corriente eléctrica, su intensidad es igual a la carga que atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo. De la ley de Ohm tenemos que I= V/R, donde I es la intensidad de corriente eléctrica y está en amperios en el SI, V es la diferencia de potencial (ó voltaje) y está en voltios y R es la resistencia eléctrica que está dada en Ohmios ( Ω ). La energía consumida durante un tiempo t se denomina trabajo eléctrico W = V.I.t y la rapidez de trabajo es la potencia eléctrica P= V.I = I2R= V2/R. Parte de la energía que circula por un conductor se transforma en calor por efecto Joule.

La corriente puede ser continua (directa) ó alterna (varía con el tiempo). El alternador produce corriente alterna pero la mayoría de consumidores en el automóvil es corriente directa, por lo que a la salida del alternador se le rectifica usando diodos.

La corriente alterna, periódicamente cambia de magnitud y sentido (generalmente en forma sinusoidal), tiene buenas propiedades para transporte de energía a distancia porque usando transformadores se puede variar el voltaje. Las redes de la ciudad frecuentemente tienen una frecuencia de 60 Hz, aunque en Europa, Asia, Australia es de 50 Hz.

En un circuito de corriente alterna se distinguen tres potencias: Potencia Efectiva (P= V.I.cosφ), Potencia Reactiva (P= V.I.senφ) y Potencia Aparente (V.I)

Se denomina magnetismo a la propiedad de los imanes de atraer el hierro, una corriente eléctrica o bien una carga eléctrica en movimiento producen un campo magnético. Un campo magnético ejerce una fuerza sobre las cargas en movimiento, por lo tanto la corriente eléctrica puede usarse para mover un motor eléctrico (motor de arranque), para generar electricidad en alternador, calefacción al pasar por resistencias, sistema de luces, etc.

Como ejemplo sencillo: El Timbre Fig. 1.1 Al pulsar el interruptor en un timbre eléctrico, pasa corriente por el electroimán, y entonces atrae a la varilla, que golpea la campana. En ese instante la varilla se separa del tornillo, y se corta la corriente. El magnetismo desaparece y la varilla retoma su posición inicial, con lo que vuelve a pasar la corriente. Este proceso se repite mientras esté pulsado el interruptor. [Encarta 2006]

La batería como los circuitos se pueden conectar en serie ó en paralelo

La electrónica es parte de la electricidad

que estudia la emisión de electrones, su movimiento y su interacción con los campos eléctricos. Antes se usaban electrones en el vacío, actualmente operan con semiconductores, es decir con portadores de carga en medios sólidos. El efecto térmico, el efecto fotoeléctrico, la emisión secundaria y la emisión por campo intenso, son fenómenos que permiten arrancar los electrones libres de un metal. Un semiconductor, es un material sólido que si bien no conduce la corriente eléctrica con facilidad, aumenta su conductividad térmica con la temperatura. En un semiconductor intrínseco la conducción se produce por agitación térmica, en uno extrínseco, la conducción se favorece por la presencia de impurezas.

La sensibilidad de los semiconductores a la presión, temperatura y a la luz los hace apropiados como sensores.

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La posibilidad de dopar (incorporación controlada de sustancias extrañas con influencia eléctrica) define y regula localmente la conductibilidad de los semiconductores.

El silicio en estado sólido forma una red cristalina, en la cual cada átomo tiene cuatro electrones exteriores separados una misma distancia. La unión con los átomos vecinos se realiza compartiendo dos electrones, en este estado ideal el silicio no tiene ningún portador de carga libre y por ello no es conductor, pero cambia fundamentalmente con adiciones apropiadas y aportación de energía.

Dopado N: Es la incorporación de átomos extraños con 5 electrones exteriores (como fósforo), lo que da electrones libres

Dopado P: Incorporación de átomos extraños con tres electrones exteriores(como el boro), produce una carencia de electrones (Agujeros o vacante de electrones) son móviles en el silicio. En los conductores N y P siempre existe un pequeño número de portadores de carga de polaridad contraria

En la unión P N , se produce una zona pobre en portadores de cargas móviles, mala conductora de la electricidad.

Algunos semiconductores discretos son: Diodos semiconductores, diodo rectificador, diodo conmutador, diodo Z, fotodiodo, fotoelemento, tiristores, transistores de efecto de campo (FET). El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos móviles, etc.

Emisor E, base B y colector C

El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base) Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. Símbolo electrónico Tiene un Ánodo y Cátodo. El diodo Zener es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura Una aplicación sencilla es la fuente de poder, son necesarias en lugares donde es posible la alimentación a partir de 220 V o de 110 V de tensión alterna la cual transformamos (reducimos de valor), luego la rectificamos, la filtramos y la estabilizamos.

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TRANSFORMADOR

220 AC36

AC

R

C

FILTRADORECTIFICADOR

Z

ESTABILIZADOR

24 V DC

Fig. 1.2 Fuente de poder Una fuente de poder se especifica por el valor de tensión de entrada y el valor de tensión de salida ( La entrada es alterna y la salida es continua) y la corriente máxima de salida. En el automóvil el alternador entrega tensión alterna que es necesario rectificar, veremos luego.

Los fundamentos de la electrónica se combinan a fin de conseguir circuitos cada vez más

sólidos, pequeños, económicos y precisos, con funciones cada vez más diversas, como son los circuitos integrados. Los chips o integrados se pueden combinar para obtener lo que se desea, la unión está siempre a través de circuitos eléctricos que alimentan los distintos circuitos integrados y facilitan la comunicación entre aparato su fuente de alimentación y usuario.

Actualmente hay una gran transición tecnológica en el funcionamiento de cualquier máquina donde el control electrónico da pasos agigantados, por ello es muy importante la Mecatrónica. Ahora se puede decir que la parte mecánica ó eléctrica sin la electrónica y computación es cosa del pasado. En automóviles los componentes de estado sólido se empezaron a usar en la década de los 60, empezando con sencillos dispositivos de encendido Transistorizado, antes aún cambiando los dínamos por alternadores, los cuales usaron diodos para rectificar la onda. Desde entonces hasta ahora los cambios son muy grandes. Desde las señales analógicas hasta las digitales, desde los circuitos de actuación mecánica, hasta los circuitos integrados programables. La Autotrónica, estudia los componentes mecánicos, electrónicos y de control.

La mayoría de los sistemas de control electrónico en un automóvil, son sistemas que realizan

sus funciones sin dar indicaciones visibles de sus resultados. En los vehículos actuales, en el

Panel de Instrumentos, pueden verse claramente los efectos de un sistema electrónico. El Panel

de Instrumentos Electrónico consta de un módulo basado en un computador que procesa la

información que proviene de sensores y que controla la información presentada en los displays.

En estos displays de presentación de información para el conductor pueden estar incluidos el

Velocímetro, el Cuentarevoluciones, el Nivel y Presión de Aceite, la Temperatura de Motor, el

Nivel de Combustible, la Condición de la Batería e incluir también un Centro de Mensajes. CI de arquitectura Fija no programables CI de arquitectura Fija pero

programables Fig. 1.3 Componentes electrónicos

de circuito

El uso de computadoras, la Internet, Ethernet, Procesos Enlazados mediante un Sistema de Comunicación (Protocolos como Profibus - Process Fieldbus; CAN Bus – Controller Area Network; Interbus-S; FIP - Factory Instrumentation Protocol; LON - Local Operating Network; P-NET - Process Network etc.), ha permitido comunicación entre

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sensores microcontroladores y actuadotes, así como con las computadoras (PC, IPC), usando redes alámbricas, buses y hasta redes inalámbricas, la Internet, etc. Fig. 1.4 Sistema de control Electrónico

1.2 SISTEMA DE ARRANQUE

Los motores de combustión interna tienen que ser puestos en marcha con energía exterior. En el arranque hay que vencer la inercia de las masas y las resistencias de rozamiento y de compresión del motor.

Las resistencias debidas al rozamiento son extraordinariamente grandes en el caso de un motor frío. El arranque tiene que ser realizado con un número mínimo de revoluciones.

Únicamente alcanzado ese número mínimo de revoluciones puede reunirse en el cilindro del motor Otto una mezcla capaz de inflamarse y en el motor Diesel conseguirse el calor por

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compresión necesario para el autoencendido. Aunque se puede suministrar aire y combustible a un motor de combustión interna, el motor en sí no puede comenzar a funcionar por cuenta propia. Es por esta razón que se utiliza la energía de una batería para hacer girar primero un motor de arranque que hace girar el cigüeñal succionando una mezcla de aire con combustible, para la compresión y la combustión inicial. Este objetivo lo realiza el motor de arranque y su equipo relacionado como se muestra

Fig. 1.5 Sistema de arranque

La velocidad de giro mínima requerida en RPM (revoluciones por minuto) para el arranque, es lo que conocemos como velocidad para hacer girar el motor y estas RPM mínimas requeridas aumentan en proporción a la baja de la temperatura y estado del motor. A continuación veremos una tabla de referencia:

VELOCIDAD DE GIRO DEL MOTOR

MOTOR DE 1 – 2 Cilindros ( 500 cc ) 120 r.p.m.

GASOLINA 4 – 6 Cilindros ( 1000 – 2000 cc ) 40 – 60 r.p.m.

MOTOR 4 Cilindros 80 r.p.m.

DIESEL 6 Cilindros 100 r.p.m.

Los factores que influyen en la velocidad de giro del motor son:

- El tipo de motor : Número de cilindros, tipo, volumen de escape, forma de la cámara

de combustión y características del carburador.

- Condiciones del motor : La temperatura del motor, presión del aire, la mezcla aire –

combustible y la chispa de encendido.

1.2.1 PRINCIPIO DEL MOTOR DE ARRANQUE

Cuando un conductor recibe el flujo de corriente, se crea una fuerza magnética concéntrica alrededor de éste. La dirección de las líneas magnéticas de fuerza será como la de un tornillo que gira y avanza en la dirección del flujo de corriente con la dirección de giro del tornillo haciendo las veces de la dirección del campo magnético. Esto recibe el nombre de la ― Regla del Tornillo de Rosca derecha‖ .

Las líneas magnéticas de fuerza se desarrollan desde el polo Norte hasta el polo Sur de un imán. Si se coloca un conductor entre estos polos y se le aplica corriente eléctrica, se formarán líneas magnéticas de fuerza alrededor del conductor en la dirección de las agujas del reloj. Como el imán también está intentando crear líneas magnéticas de fuerza entre los polos N y S, las líneas opuestas se cancelan entre sí y aquellas que van en la misma dirección se combinan, resultando en un flujo magnético devanado. Esta relación se da en la llamada ―Regla de la mano Izquierda de Fleming‖.

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Tal como se muestra en la figura, si el conductor es una bobina en vez de un solo alambre, y la corriente de la batería se envía a éste por las escobillas, se crearán líneas compuestas magnéticas de fuerza y el conductor del lado del polo norte recibirá una fuerza electromagnética hacia abajo y el conductor del lado del polo Sur recibirá una fuerza hacia arriba, lo que creará una torsión de rotación. Si, por otra parte, la corriente recibida por el conductor siempre va en la misma dirección, la rotación se limitará a 90º a partir de la posición que se muestra en la figura. Si el conmutador y las escobillas regresan el flujo de corriente a cada media vuelta, y si la dirección en que la corriente del conductor se acerca a los polos magnéticos es constante, es posible que la rotación sea continua. La cantidad de torsión rotacional que ocurre es proporcional a la fuerza del campo magnético y a lo largo del conductor. En el motor en sí, se usan varios juegos de bobinas para eliminar las irregularidades de la rotación y mantener la fuerza de rotación constante, pero en principio la función es igual.

1.2.2 CONSTRUCCIÓN DEL MOTOR DE ARRANQUE

Desde el punto de vista de la operación, el motor de arranque está compuesto por el segmento que produce la fuerza de rotación, el mecanismo que transmite esta fuerza al motor, y el interruptor magnético que avanza el mecanismo de embrague del motor de arranque para que se acople con el motor.

El motor de arranque está formado en su ―estator‖ por bobinas conductoras recorridas por una corriente eléctrica, arrolladas sobre un hierro dulce, llamado núcleo, con características magnéticas favorables; de esta forma se consigue crear un campo magnético igual al generado de forma natural por un imán, con sus correspondientes polos norte y sur.

Si enfrentamos al estator otro elemento que también tenga polo norte y polo sur, este último se moverá cuando su polo coincida con el del estator, ahora bien, su movimiento debe ser de rotación, ya que ha de mover la corona del volante motor para que ésta gire. Ésta es la única forma de hacer que el motor del coche se pueda mover y arrancar, por lo que toma el nombre de ―rotor‖. Las bobinas del inducido del rotor son recorridas por una corriente, que pasa primero a través de la escobilla positiva y la delga que en ese instante esté pisando, cerrándose por la escobilla negativa a masa, en ese momento será alimentada solamente una bobina, que generará un campo magnético y por tanto un polo norte y un polo sur que se enfrentarán a su opuesto del estator, produciéndose un pequeño giro, para alimentar a otra delga que alimentará a otra bobina, produciéndose de nuevo el mismo efecto con otro pequeño giro, para alimentar a otra delga y a otra bobina.

Fig. 1.6 Motor de arranque (1. estator, 2. interruptor magnético, 3. acoplador)

De esta forma se mantendrá el giro del rotor mientras exista alimentación de corriente eléctrica. Ahora el movimiento del rotor debe ser transmitido al volante de inercia del motor, esto se consigue por medio un piñón de engrane y desengrane dispuesto en el extremo del eje del rotor. El eje lleva labrado un estriado en forma de rosca de gran paso sobre el que se dispone el piñón, de forma que cuando comienza el giro del eje, el piñón es arrastrado por inercia hasta engranar con la corona del volante del motor, haciéndola girar.

Fig. 1.7 El rotor ó eje inducido

Una vez puesto en marcha el motor, el piñón de engrane será arrastrado por la corona del volante que ahora gira más rápido que él. Al girar

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el piñón más rápido que el eje del rotor, se produce el desengrane, desplazándose el piñón por efecto de la rosca de gran paso y volviendo a su posición de reposo.

El eje inducido es un conjunto de bobinas y núcleos. El espacio que queda entre los núcleos y el tambor se llama entre hierro. El paso de la corriente por las bobinas del estator crea el campo magnético necesario para producir el giro del rotor.

Veamos la fig. 1.7 más detalladamente el motor de arranque. El inducido está soportado en sus dos extremos por cojinetes de fricción. Las escobillas se mantienen aplicadas sobre el colector por la acción de unos muelles. En un extremo del eje del inducido se encuentra el mecanismo de acoplamiento que engrana el inducido con el volante del motor. Un solenoide situado sobre el motor da lugar a que los dientes de arrastre engranen con los de la corona del volante en el momento oportuno, para iniciar el giro del motor. Esta acción se describe más adelante.

Fig.1.8 Partes del arrancador

1. Tapa posterior.

2. Casco

3. Armadura

4. Tapa delantera

5. Interruptor de arranque

6. Carbones

El motor de arranque está compuesto por los siguientes elementos importantes:

1.- INTERRUPTOR MAGNETICO.-

El interruptor magnético consiste de una bobina de retención, de una bobina de cierre, un resorte de retorno, un émbolo y otros componentes. El interruptor magnético es activado por las fuerzas magnéticas generadas en las bobinas y llevan a cabo las siguientes funciones:

Fig. 1.9 Interruptor magnético

Empuja el engranaje de piñón para que éste se engrane con la corona. Sirve como interruptor principal o relé, dejando pasar mucha corriente necesaria desde la batería al motor de arranque, lo que es comandado desde el interruptor de arranque

2.- BOBINAS DE CAMPO.- La corriente eléctrica del interruptor magnético circula por las bobinas de campo donde genera el campo magnético requerido para que gire el inducido.

3.- ESCOBILLAS.- Las escobillas presionadas contra las delgas del conmutador del inducido mediante los resortes de la escobilla, dejan pasar la corriente desde las bobinas de campo al inducido.

4.- INDUCIDO.- El inducido es el componente rotativo del motor, consta del núcleo del inducido, de las bobinas del inducido, el conmutador, etc. Gira como resultado de la interacción entre los campos magnéticos generados por las bobinas de inducido y bobinas de campo.

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Fig. 1.10: Eje rotor, inducido, delgas, inductor, escobillas, etc de un motor de arranque

5.- EMBRAGUE DEL ARRANCADOR.- El motor de arranque debe de hacer girar el motor hasta que este produzca el encendido y empiece a funcionar por si mismo. Sin embargo una vez que ha arrancado el motor, se forzará al motor de arranque a girar a velocidades más altas que para las que está diseñado, lo que dañaría el motor de arranque. El embrague del arrancador es un embrague de una vía que protege el motor de arranque en estos casos.

Los motores de arranque puede ser de tres tipos:

a.- Tipo Convencional

b.- Tipo Reducción

c.- Tipo Planetario

1.2.3 METODOS PARA ARRANCAR MOTORES

Existen distintos métodos para arrancar los motores. Los principales son los motores eléctricos que vimos, motores de arranque hidráulicos y sistema de arranque por aire comprimido. Todos estos sistemas funcionan al engranar un piñón con la volante del motor.

1.- ARRANQUE ELECTRICO

Los motores de arranque eléctrico se utilizan ampliamente en los motores pequeños diesel y gasolina y casi exclusivamente en el campo de la automoción. Son motores de corriente continua o de arrollamiento ―compound‖ y funcionan a 12 o 24 voltios. En los motores mayores los motores de arranque poseen un sistema de reducción por engranajes para proporcionarles un mayor par motor.

2.- ARRANQUE HIDRÁULICO

Existen distintos tipos de motores de arranque hidráulicos. En muchas instalaciones el sistema consiste en un motor de arranque hidráulico, un acumulador de pistón, una bomba hidráulica de funcionamiento manual y un depósito de reserva de

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fluido hidráulico. Después de accionar la palanca de arranque, la válvula de control permite que el fluido hidráulico que esta bajo presión en el acumulador, pase a través del motor de arranque hidráulico, con lo que se arranca el motor principal, observe la fig. 1.11. Sistema de arranque hidráulico

3.- ARRANQUE POR AIRE COMPRIMIDO

Los motores diesel de gran tamaño a menudo van provistos de sistemas de arranque por aire comprimido. Uno de los métodos consiste en dirigir aire comprimido hacia los cilindros a una presión capaz de hacer arrancar el motor; el proceso continúa hasta que los pistones logran una presión suficiente para iniciar la combustión.

La presión empleada en la mayoría de sistemas de arranque varia entre 250 y 600 psi. En este sistema de arranque se tiene diversas formas de utilizar el aire comprimido.

Existen otros sistemas de arranque, como el manual.

Fig. 1.12 Arranque por aire comprimido

1.3 SISTEMA DE CARGA: EL ALTERNADOR y LA BATERÍA

El alternador es un elemento que nos permite proporcionar la energía eléctrica necesaria para abastecer la demanda generada por el vehículo automotor. Es la planta motriz encargada de suministrar la energía eléctrica al vehículo.

Fig. 1.13 El alternador

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Fig. 1.14 Conexión de: Alternador, batería, regulador, fusibles y chapa de contacto

El alternador tiene una estructura robusta que resiste vibraciones, cambios de temperatura, suciedad, humedad, lubricantes y combustible. Las tareas principales que realiza el alternador en un vehículo son las siguientes: Suministra corriente continua a todos los dispositivos consumidores de corriente (bomba eléctrica del combustible, ventilador eléctrico, radiocasete, etc.). Carga rápidamente la batería, incluso cuando todos los dispositivos eléctricos y electrónicos del vehículo están en funcionamiento con el vehículo en ralentí. Estabiliza su propia tensión a través del regulador en toda la gama de velocidades de rotación del motor del vehículo.

La batería desempeña el papel de un acumulador de energía, pues cuando recibe corriente continua (proceso de carga) transforma la energía eléctrica en energía química. Cuando se toma carga de la batería (proceso de descarga), la energía química acumulada se transforma en energía eléctrica. Por ello la batería es una fuente de energía independiente del MCI, el que suministra de energía a los consumidores cuando el MCI está parado, mientras que durante la marcha e incluso en ralentí el alternador es la auténtica central eléctrica del vehículo.

En la fig. 1.15, se pueden ver las principales partes de una batería, la que tiene electrodos positivos y negativos en forma de placas, que son rejillas de plomo duro, en las que está contenida la masa activa, encargada de la transformación química durante la carga ó descarga; Esta masa activa (electrolito) es pasta de polvo de óxido de plomo,

Fig. 1.15 Corte de una batería

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polvo de plomo, aditivos, fibras sintéticas, aglutinantes, ácido sulfúrico y agua. La batería tiene placas positivas, negativas, separadores, y las partes necesarias para el montaje y conexión, resistentes a los ácidos.

Una batería está cargada si el electrolito tiene mayor densidad (se puede comprobar con el densímetro, aproximadamente 1,28 g/cm3) y descargada si la densidad es de 1,12 g/cm3, referidos a una temperatura de 27°C. La capacidad de una batería se mide por su capacidad de descarga eléctrica que puede tomarse en amperios-hora.

La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria o su capacidad para operar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas.

1.3.1 EL ALTERNADOR: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Partimos de la base de que si un conductor eléctrico corta las líneas de fuerza de un campo magnético, se origina en dicho conductor una corriente eléctrica. La generación de corriente trifásica tiene lugar en los alternadores, en relación con un movimiento giratorio. Según este principio, existen tres arrollamientos iguales independientes entre sí, dispuestos de modo que se encuentran desplazados entre sí 120°. Según el principio de la inducción, al dar vueltas el motor (imanes polares con devanado de excitación en la parte giratoria) se generan en los arrollamientos tensiones alternas sinusoidales y respectivamente corrientes alternas, desfasadas también 120° entre sí, por lo cual quedan desfasadas igualmente en cuanto a tiempo. De esa forma tiene lugar un ciclo que se repite constantemente, produciendo la corriente alterna trifásica. El alternador está en paralelo con la batería del vehículo por dos razones fundamentales, la primera es que la batería provoca la corriente de preexcitación en el alternador cuando se arranca el vehículo y la segunda es que una vez que el alternador ha alcanzado su régimen normal de trabajo transmite energía para la carga de la batería.

La corriente alterna no puede ser almacenada en una batería, ni tampoco puede emplearse para alimentar componentes electrónicos, por ello se recurre a la rectificación.

Fig 1.16 Ventilador del alternador

El elemento fundamental de la rectificación es el diodo, que posee la propiedad de que al aplicarle una tensión permite el paso de corriente únicamente en un sentido, y bloquea el paso de la corriente en sentido inverso.

El ventilador se usa para refrigerar el alternador. El rotor de los alternadores trifásicos puede girar en ambos sentidos, el sentido de giro se determina seleccionando simplemente la correspondiente forma de ventilación para giro a la izquierda o a la derecha. El rotor está compuesto por los núcleos polares (polos magnéticos), la bobina de campo los anillos de retención y el eje del rotor. La bobina de campo está enrollada con una bobina en la misma dirección de la rotación, y en cada extremo de la bobina está conectado a un anillo de retención. Los dos núcleos polares están instalados a cada extremo de la bobina de forma que rodeen a la bobina de campo. Al fluir la corriente a través de la bobina, se produce flujo magnético y un polo se convierte en el polo norte y el otro en el polo sur. Los anillos de

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retención son de acero inoxidable y la superficie de contacto con las escobillas tienen un acabado de alta precisión. Están aislados del eje del rotor.

Fig. 1.17 Estator y su devanado

El estator fijo, está compuesto por 3 arrollamientos iguales e independientes entre sí. Aquí es donde se genera la corriente alterna trifásica. El estator está formado por chapas aisladas entre sí y provistas de ranuras, estas chapas están comprimidas formando un núcleo firme. En las ranuras van alojadas las espiras onduladas. El núcleo del estator hace de pasaje para el flujo de las líneas magnéticas de fuerza del núcleo del polo hasta la bobina del estator.

Fig. 1.18 ESCOBILLAS O CARBONES

Las escobillas están fabricadas de carbón prensado y calentado a una temperatura generalmente de 1200°C.

Se apoyan rozando contra el colector gracias a la acción de unos resortes, que se incluyen para hacer que la escobilla esté rozando continuamente contra el colector. El material con que están fabricadas las escobillas producen un roce suave equivalente a una lubricación.

Los porta carbones son elementos que sujetan y canalizan el movimiento de los carbones. Los que se deslizan libremente en su caja siendo obligadas a apoyarse sobre el colector por medio de un resorte que carga al carbón con una tensión determinada.

Los diodos pueden ser positivos o negativos. En cada portadiodos hay tres de cada tipo. La corriente generada por el alternador es suministrada desde el portadiodos del lado positivo para que este y el bastidor del extremo queden aislados.

Durante la rectificación, los diodos se ponen tan calientes que los portadiodos actúan irradiando este calor y evitan que los diodos se sobrecalienten.

Fig. 1.19 El alternador Trifásico: partes principales

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Fig. 1.20 Alternador compacto, se muestra el ventilador

Un alternador compacto con un regulador de circuito integrado (IC) incorporado es un 17% más pequeño y un 26% más ligero que un alternador de tamaño estándar. El alternador compacto con regulador IC incorporado está compuesto de la misma manera que un alternador de tamaño estándar pero el funcionamiento del regulador de carga IC es por supuesto, diferente al de un regulador de tipo convencional o contactos ordinarios.

1.4 SISTEMA DE ENCENDIDO

1.4.1 SISTEMA DE ENCENDIDO TRADICIONAL

Tradicionalmente, el encendido de la mezcla aire-combustible en la cámara de combustión de un motor encendido por chispa (MECH), se efectúa mediante una chispa eléctrica que se produce entre los electrodos de la bujía, con la cual se inicia el proceso de combustión; el voltaje entre los electrodos debe ser como mínimo de 10.000 voltios para ionizar la mezcla presurizada e iniciar la combustión. Pero normalmente se emplea voltajes por encima de los 15.000 voltios para garantizar un buen encendido, en un amplio margen de operación del motor. La tendencia actual es de usar tensiones más altas, que a su vez permiten aumentar la longitud del arco eléctrico, el cuál está determinado por la distancia entre los electrodos de la bujía. Se ha comprobado que en mezclas pobres hay un mejor encendido con tensiones más altas; debido a ello los fabricantes han incidido en dotar a sus sistemas de un mayor voltaje, logrando crear equipos de alta energía; otro factor importante es la energía de encendido, denominado sistema de alto voltaje y alta energía.

Los nuevos sistemas de alimentación de los motores como el de inyección de gasolina ya incorporan el sistema de encendido y el combustible en un solo sistema, conocido como Motor Management ―Gerencia y Gestión del Motor‖. Generalmente utilizan una sola unidad de comando para controlar todo el sistema de alimentación y encendido.

Como la chispa se puede producir por medio de los fenómenos de inducción electromagnética y magnética los sistemas se clasifican en:

1.- Por Inducción Electromagnética

Sistema de encendido convencional ó por bobina

Sistema de encendido Transistorizado

Sistema de encendido Electrónico.

Fig. 1.21 Sistema de encendido convencion

al

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2.- Por Inducción magnética

Sistema de encendido por volante

Sistema de encendido por magneto

Antes de conocer las diferencias entre los sistemas de encendido y bobinas, lo importante es saber como se genera la alta tensión, necesaria para la producción de la chispa.

El sistema de encendido tradicional está conformado por los siguientes componentes:

batería

Interruptor de encendido

Bobina, Distribuidor, platinos

Cables de encendido

Bujías de encendido

Como sabemos, la tensión de 12V suministrada por la batería no es suficiente para producir la chispa en la bujía de encendido, por lo tanto esa tensión debe ser aumentada hasta que alcance un valor suficiente para el salto de la chispa entre los electrodos.

BOBINA DE ENCENDIDO: Ese aumento de la tensión se consigue a través de la bobina de encendido, que solo es un transformador que recibe de la batería una baja tensión, y la transforma en alta tensión, necesaria para la producción de la chispa por medio de los fenómenos de la inducción.

La bobina construida en charcaza metálica, posee en su interior un núcleo de hierro laminado y dos arrollamientos, que son conocidos por bobinados primario y secundario. La bobina tiene las siguientes partes:

Fig. 1.22 Bobinas de encendido a) esquema b) corte de bobina

a.- Bobina Primaria b.- Bobina Secundaria c.- Núcleo d.- Cubierta

e.- Cuerpo f.- Tapa g.- Terminal Primario y Secundario h.- Aislador

La Bobina Primaria.- Sirve para desarrollar un campo electromagnético. Consta de 250 – 350 espiras de cable grueso y está conectado a los terminales Positivo y Negativo.

La Bobina Secundaria.- Sirve para obtener una alta tensión de inducción. Consta de 20,000 a 30,000 espiras y de alambre muy fino

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Núcleo .- Es laminado para dar una mayor permeabilidad al campo. Por eso

junto con la bobina primaria forman un potente electroimán.

Cubierta .- Es de hierro para fortalecer el campo electromagnético.

CONJUNTO DISTRIBUIDOR

El conjunto del distribuidor es un componente que en su interior contiene varios componentes que son necesarios para realizar las labores de conmutación, control de corriente y salto de chispa en el momento adecuado, pues es accionado mecánicamente en relación al funcionamiento del motor. El distribuidor está integrado por las siguientes partes:

1.- Tapa del distribuidor

2.- Contactos de cables de Alta tensión 3.- Carbón 4.- Electrodos de contacto 5.- Rotor 6.- Sección de platinos 7.- Condensador 8.- Portaplatinos Fig. 1.23 El Distribuidor 9.- Eje del distribuidor 10.- Sección del distribuidor 11.- Sección del avanzador Contrapesos 12.- Avance de Vacío

Fig. 1.24 Corte de la tapa del distribuidor

SECCION DE PLATINOS

Los platinos están concebidos para soportar una elevada temperatura y resistencia al desgaste por lo que son hechos de platino (Pt) , Wolframio (W) por su elevado punto de fusión . La función principal de los platinos o contactos de ruptura es:

Cerrar el circuito para asegurar la formación de un fuerte campo electromagnético en la bobina.

Abrir el circuito para sincronizar el salto de la chispa respecto a la posición del pistón.

Los platinos están formados por un contacto unido a masa, llamado contacto fijo y por otro aislado llamado móvil, cuyo punto de giro está unido a un resorte, el que le sirve también de conductor. Es accionado por una leva a través de un bloque aislante fijado a él . Los puntos de contacto deben ser muy lisos y con una buena tensión de cierre, para evitar la resistencia por contacto.

ANGULO DWELL

El ángulo Dwell es el tiempo en que los platinos permanecen cerrados, el ángulo de cierre de la leva se refiere al ángulo de rotación del eje del distribuidor entre el momento en que lo platinos están cerrados, puesto que no se puede medir en el momento en que los platinos se encuentran abiertos por que la corriente circula en ese momento. Por lo que el ángulo dwell

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está muy relacionado con la holgura de las puntas de los platinos y es importante para regular el motor para que funcione en óptimas condiciones

Fig.1.25 Representación del ángulo Dwell

MECANISMO DE AVANCE

Después de que una chispa ha encendido la mezcla de aire y combustible, se requiere cierto tiempo para que la llama se propague por la cámara de combustión. Por esta razón, se produce un poco de retardo entre el momento del primer encendido y el logro de la máxima presión de combustión. Esto significa que, dado que la salida del motor se maximiza cuando la presión de la cámara de combustión está en su punto máximo a unos 10º después del PMS, debe de tenerse en cuenta el período de propagación de la llama en el momento de determinar la distribución correcta del encendido.

Para tener una potencia de salida más eficiente del motor, la presión máxima de combustión debe tener lugar aproximadamente en 10º después del punto muerto superior. Sin embargo, debido al retardo requerido para la propagación de la llama después del encendido, la mezcla debe encenderse de hecho antes del PMS. Esta distribución se denomina distribución de encendido. Es necesario tener algún medio para cambiar: avanzar o retardar la distribución de encendido para que se adapte lo mejor posible a la carga, velocidad del motor, etc. Para ello, se incorporan un avanzado de vació y uno centrífugo.

AVANCE CENTRÍFUGO

El avance centrífugo ajusta la distribución del encendido basada en la velocidad del motor. Al funcionar a bajas revoluciones el mecanismo gira como si se tratara de una sola pieza, sujetos por los resortes. Al acelerar el motor los contrapesos son accionados hacia fuera por la fuerza centrífuga venciendo la tensión de los resortes impulsando simultáneamente a la base la que gira sobre su eje y en el mismo sentido, adelantando la apertura de los contactos.

Fig. 1.26 Esquema de los reguladores centrífugos

AVANCE POR VACIO El avanzador de encendido por vacío ajusta la distribución de encendido basado en la variación del vacío en el múltiple de admisión bajo diferentes cargas del motor. Cuando la carga del motor es ligera, la abertura de la válvula de obturación es también pequeña, por lo que aumenta el vacío en el múltiple.

Un vacío fuerte en el múltiple de admisión reduce la eficiencia de admisión de la mezcla aire-combustible, causando que poca mezcla sea succionada por los cilindros.

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Por lo tanto, el avanzador de encendido por vacío avanza la distribución del encendido cuando la carga es ligera para asegurar que la presión de compresión máxima se produzca siempre a 10º después del PMS.

Fig. 1.27 Esquema

del avance por vacío

BUJÍA

Esta es una de las principales partes y final de nuestros sistemas de encendido. Tiene como función importante, producir el encendido de la mezcla comprimida de aire-combustible a diferentes condiciones de temperaturas, presiones, revoluciones y humedad debiendo aun tener una larga vida. Consta de 3 partes principales:

1.- Cuerpo metálico

2.- Aislador de porcelana

3.- Electrodo central

En la bujía se tiene tres clasificaciones de la misma que son: Frías, normales y calientes.

Fig. 1.28 La bujía

Las funciones básicas de la bujía son: Iniciar la combustión aire/combustible y disipar el calor de dentro de la cámara de combustión hacia el sistema de enfriamiento del motor. Al momento de la explosión la bujía soporta alrededor de 1 000ºC.

Desventajas del sistema tradicional de encendido por ruptor:

1. Limitada producción de voltaje y potencia, los contactos no pueden manejar más de 4,5 A sin dañarse, por lo que la potencia de la bobina queda limitada a este rango.

2. Se alteran los reglajes al gastarse las levas del eje del distribuidor, originando que no sea uniforme la luz entre platinos. También se altera el ángulo de contacto al gastarse los contactos del platino y el seguidor de fibra del ruptor.

3. El sistema mecánico de interrupción de la corriente mediante contactos, accionado por una leva, necesita mantenimiento periódico, debido al desgaste en los contactos y en la fibra del seguidor alterando las condiciones de operación.

4. La precisión del disparo de la chispa se altera con el tiempo a consecuencia de los desgastes.

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5. Para obtener una adecuada chispa en los arranques, la corriente del primario está limitada al voltaje de la fuente disponible de tensión, ya que el tiempo de contacto depende del reglaje fijo del ruptor, entonces en el arranque, el voltaje de la batería baja hasta 10 Voltios, la bobina no dispone de suficiente corriente de carga para producir una chispa potente.

6. Imposibilidad de controlar sus parámetros con más flexibilidad; por ejemplo, el punto de encendido.

1.4.2 SISTEMA DE ENCENDIDO TRANSISTORIZADO

Los platinos de un sistema de encendido ordinario requieren mantenimiento periódico porque se oxidan con el tiempo debido a las chispas.

El sistema de encendido transistorizado ha sido desarrollado para eliminar este mantenimiento, reduciendo así los costos por mantenimiento. En el sistema de encendido transistorizado se ha instalado un generador de señales en el distribuidor en lugar de la leva y los platinos. Genera un voltaje activando los transistores del encendedor, para interrumpir la corriente primaria de la bobina de encendido.

Fig. 1.29 El sistema de encendido transistorizado

Puesto que los transistores usados para la interrupción de la corriente primaria no involucran un contacto mecánico de metal a metal, no hay desgaste ni caída en el voltaje secundario.

GENERADOR DE IMPULSOS

Uno de los sistemas totalmente electrónicos, es el generador de impulsos, donde el ruptor ha sido sustituido por un sistema capaz de engendrar golpes de corriente y entregarlos al formador de impulsos, donde son amplificados y transmitidos al circuito de mando de un transistor que realiza la conmutación.

Los impulsos suelen ser engendrados mediante generadores de inducción o generadores fotoeléctricos.

GENERADOR DE INDUCCIÓN

El generador de inducción dispone de una rueda de aspas llamada rotor de acero magnético, que produce durante su rotación una variación de flujo magnético del estator sobre el que se arrolla la bobina de inducción. En ella se induce de esta forma una tensión, que se hace llegar al formador de impulsos. El rotor tiene tantas aspas como cilindros el motor y a

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medida que se acerca cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez con más rapidez, hasta alcanzar su valor máximo cuando el aspa y la bobina están frente a frente. Al alejarse el aspa siguiendo el giro, la tensión cambia muy rápidamente de sentido y asciende a su valor negativo máximo. Este cambio tiene lugar en el punto de encendido y el impulso así originado se hace llegar al formador de impulsos, quien producirá el bloqueo del transistor de conmutación, interrumpiéndose la corriente en el primario de la bobina. Cuando en el generador de impulsos no se presenta ninguna de las aspas frente a la bobina, el formador de impulsos permite la conducción del transistor, estableciéndose su circuito emisor- base, con lo cual, conduce su circuito emisor- colector, estableciéndose la corriente en el primario de la bobina.

Fig. 1.30 Generador de impulsos

GENERADOR FOTOELÉCTRICO

El generador fotoeléctrico utiliza un fototransistor que se ilumina desde una lámpara de rayos infrarrojos, a través de unas ranuras practicadas en un disco interpuesto entre ambos. El fototransistor es sensible a las radiaciones infrarrojas y conduce cuando está sometido a ellas. Los impulsos de conducción se hacen llegar a un sistema amplificador, que a su vez gobierna al transistor de conmutación. De esta manera, cada vez que se presenta un orificio del disco, incide el rayo de luz sobre el fototransistor, originando un impulso que a su vez determina el instante de la conmutación y el salto de la chispa en la bujía que corresponda. El disco presenta tantos orificios o ranuras como cilindros el motor.

Se llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor.

GENERADOR DE EFECTO HALL

El efecto HALL es la capacidad de generar un pequeño voltaje mediante el paso en una dirección, de la corriente a través de un material semiconductor y la aplicación de un campo magnético en ángulo recto a la superficie de dicho semiconductor. Cuando la corriente pasa a través de un chip semiconductor y el flujo magnético cruza al chip en ángulo recto se desarrolla un voltaje a través del chip, en ángulo recto a la corriente de entrada. Si mantenemos estable la corriente de entrada y variamos el campo magnético, el voltaje de salida cambiará en proporción con la intensidad del campo magnético.

Un típico interruptor de efecto HALL en un distribuidor, tiene un elemento HALL, un imán permanente y un anillo de hojas metálicas, u obturadores, semejantes a una rueda de disparo. Las hojas pueden colgar hacia abajo del rotor, como en los distribuidores Bosch y Chrysler. O bien, pueden estar en un anillo separado sobre el eje como los distribuidores Ford y los GM

Cuando una hoja del acelerador entra al espacio de aire entre el imán y el elemento HALL, crea una derivación magnética que cambia la intensidad del campo que a través del elemento HALL. Esto hace que cambie el voltaje de salida del elemento HALL, lo cual cambia la desviación del transistor de impulsión de ignición, exactamente como lo hace la señal de un generador de pulsos magnéticos Si una corriente eléctrica fluye por una lámina conductora rectangular de espesor d y si dicho conductor se sitúa en el seno de un campo magnético B aplicado fuera del plano de la lámina, la fuerza de Lorentz actúa sobre los portadores de carga del conductor, donde v es la velocidad que deriva de los portadores de carga y q el valor de su carga.

Esta fuerza hace que los portadores de carga se acumulen en la región superior o inferior del conductor (de acuerdo con el sentido de la corriente y del campo aplicado), de tal

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forma que aparece un voltaje (el llamado voltaje Hall, UH) entre dos puntos situados a un lado y a otro de la lámina:

RH es el coeficiente Hall.

Fig. 1.31 Esquema del efecto Hall

El tipo de portador de carga dominante se puede deducir del signo del coeficiente Hall: un signo negativo implica portadores con carga negativa

(―efecto Hall normal‖), y un signo positivo, portadores con carga positiva (―efecto Hall anómalo‖). En metales pueden existir ambos tipos de portadores, negativos en forma de electrones y portadores positivos en forma de huecos. El factor decisivo para que se detecte un voltaje Hall es la diferencia en movilidad de los portadores de carga: un voltaje Hall puede aparecer sólo si los portadores de carga positivos y negativos tienen movilidades diferentes.

En este sistema de encendido, el generador de impulsos basa su funcionamiento en el llamado efecto Hall, mediante el cual, cuando los electrones se desplazan a través de un conductor, que a su vez es atravesado por las líneas de fuerza de un campo magnético, estos electrones son desviados perpendicularmente a la dirección de la corriente eléctrica y perpendicularmente también en la dirección del campo magnético. De esta manera, siendo Iv la dirección de la corriente y B la del flujo, en A1 se origina un exceso de electrones y en A2 una falta de los mismos, es decir, entre A1 y A2 aparece una diferencia de potencial eléctrico, llamada tensión Hall. Este efecto adquiere una dimensión especial cuando el material interpuesto en el campo magnético es un semiconductor.

Al exponer la capa a la acción del campo magnético B, perpendicular a la línea de unión de las placas de contacto situadas en los extremos A1 y A2, se origina la tensión Uh entre estas superficies de contacto o tensión Hall. Manteniéndose constante la intensidad de la corriente Iv, la tensión Uh depende solamente del campo magnético B, cuyas variaciones periódicas en el ritmo de encendido pueden lograse con facilidad, consiguiendo con ello una variación de la tensión Hal en el ritmo de encendido, que será empleada en el gobierno del transistor de conmutación, con el que se logran los cortes de la corriente primaria en la bobina de encendido.

Fig. 1.32 Esquema de la utilización del efecto hall para generar una señal

Tanto las superficies conductoras situadas en los extremos A1 y A2, como la capa de semiconductor permanecen fijas, sin someterse a movimiento alguno. El campo magnético es creado por unos imanes permanentes, situados lateralmente sobre la capa del semiconductor. Puede cortarse este campo magnético mediante una pantalla apropiada, de manera que en algunos momentos, la capa de semiconductor no esté sometida a él.

GENERADOR DE SEÑALES

El generador de señales conecta los transistores del encendedor para interrumpir la corriente primaria de la bobina de encendido a la distribución de encendido correcta. Es una clase de generador de corriente alterna.

El generador de señales consta de imanes permanentes que magnetizan la bobina captadora, la bobina captadora para generación de CA e y el rotor de señales que induce una

A

V d

U

H

B

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tensión de CA en la bobina captadora de acuerdo con la distribución de encendido. El rotor de señales tiene tantos dientes como cilindros tiene el motor.

ENCENDEDOR

El encendedor consta de un detector, que detecta la FEM generada por el generador de señales, un amplificador de señales de FEM y un transistor de potencia para la interrupción precisa de corriente primaria de la bobina de encendido de acuerdo con la señal del amplificador.

En el encendedor se instala también el control del ángulo DWELL para corregir la señal primaria de acuerdo con los aumentos de la velocidad del motor.

Algunos tipos de encendedores tienen también un circuito limitador de corriente para el control de la corriente primaria máxima.

SISTEMA DE ENCENDIDO SIN DISTRIBUIDOR DIS (Distributorless Ignition System) ó

(Direct Ignition System)

Un buen sistema de encendido tiene que asegurar:

Un óptimo rendimiento del motor.

Un menor consumo de combustible.

Una menor emisión de gases contaminantes.

Para conseguir estos requisitos se han ido perfeccionando los sistemas empleados, adquiriendo la electrónica cada vez mayor protagonismo. Un nuevo paso de la electrónica sobre los sistemas mecánicos empleados en el encendido es la sustitución del distribuidor por los sistemas denominados estáticos o DIS.

Fig. 1.33 Sistema de encendido sin distribuidor

Estos sistemas de encendido no necesitan un distribuidor para que la chispa se canalice hacia la bujía adecuada. Cada bujía se alimenta a través de una bobina independiente aunque normalmente dos bujías comparten la misma bobina. Antes se usaban cables, luego se integró bobina-bujía.

La alimentación de las bobinas sigue estando confiada a la central electrónica de gestión del motor. A las habituales funciones de regulación del avance de encendido y tiempo de cebado se une la de selección de la bobina adecuada para que el salto de la chispa se produzca en el cilindro que está en compresión.

Fig. 1.34 Vista del sistema de encendido sin distribuidor

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Componentes

El sistema de encendido DIS para un motor de cuatro cilindros está formado por dos bobinas dobles que suelen estar agrupadas en una misma carcasa y son alimentadas por una etapa de potencia doble (una para cada bobina).

En los motores de seis cilindros se utilizan tres bobinas dobles. En motores con número impar de cilindros se emplean bobinas independientes (una por bujía).

Funcionamiento

La disposición de los pistones en un motor de cuatro cilindros se realiza por parejas. De esta forma los pistones 1 y 4 se desplazan a la par y con un desfase de 180º con los pistones 2 y 3. Cada bobina doble se conecta a dos bujías. Una bobina doble corresponde con los cilindros uno y cuatro. La otra bobina doble corresponde a los cilindros dos y tres.

Cuando una bobina origina la alta tensión, la chispa salta en las dos bujías a la vez. Una chispa se utiliza para inflamar la mezcla en el cilindro que se encuentra en compresión, mientras que la otra chispa salta en el otro cilindro al finalizar la carrera de escape y empezar la de admisión.

Este funcionamiento origina una chispa principal y otra secundaria. La chispa principal tiene un alto valor de tensión al tener que producirse el arco eléctrico cuando la presión en la cámara de combustión es alta. La chispa secundaria tiene un valor de tensión menor porque necesita menos energía acumulada para que salte la chispa en una cámara de combustión con poca presión. La chispa secundaria no produce combustión porque la mezcla que ha entrado al cilindro es reducida y su temperatura baja al no haberse realizado la compresión.

Esta situación se produce a la inversa cuando el cigüeñal gire 360º. Entonces el cilindro que está en compresión pasará a estar en escape, y el cilindro que está en escape pasará a estar en compresión. La chispa principal y la secundaria se intercambiarán de cilindro.

En la otra pareja de cilindros la situación se repite. A los 360º de giro de cigüeñal se produce una chispa en cada bobina. Produciéndose un salto de chispa cada 180º, al estar desfasadas las dos bobinas media vuelta de giro del cigüeñal.

Salto de la chispa

Las conexiones internas de una bobina DIS cambian con respecto a las bobinas convencionales. El primario se sigue conectando entre el positivo directo de contacto y el negativo controlado a través de la centralita electrónica de gestión del motor. Los extremos del secundario se conectan a los electrodos positivos de cada bujía.

En los extremos de la bobina se genera una alta tensión con un polo positivo y otro negativo. La corriente eléctrica sale del polo positivo y llega hasta el electrodo de la primera bujía, pero no salta la chispa porque el circuito no está cerrado. En el otro extremo de la bobina, la tensión tiene un alto valor negativo que llega hasta el electrodo positivo de la otra bujía. Es entonces cuando la alta tensión positiva de la primera bujía hace saltar un arco eléctrico entre el electrodo positivo y el negativo. La corriente eléctrica discurre a través de la culata y llega hasta el electrodo negativo de la otra bujía. Entonces se produce un arco eléctrico entre el electrodo negativo al positivo y así se cierra el circuito con el otro extremo de la bobina.

En una bujía el salto de la chispa siempre se produce del electrodo positivo al negativo, pero en la otra bujía el arco eléctrico se produce del electrodo negativo al positivo. Esto sucede en las dos parejas de bujías.

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1.4.3 SISTEMA DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO

CONJUNTO DE ENCENDIDO INTEGRADO (IIA)

IIA significa ―Conjunto de encendido integrado”.

En el IIA están incorporados el encendedor y la bobina de encendido, los cuales se encuentran separados en otros distribuidores.

El IIA tiene las siguientes características:

Es pequeño y liviano.

No hay problemas con la rotura de conexiones, es de alta fiabilidad.

Es altamente resistente al agua.

No es afectado fácilmente por las condiciones ambientales.

ESA

Esa significa avance de la chispa electrónica. En este sistema los valores de la distribución de encendido óptimos son almacenados en la computadora de control para cada condición del motor. Este sistema capta las condiciones del motor: velocidad, temperatura, etc; está basado en señales provenientes de cada uno de los sensores del motor, para luego seleccionar la distribución de encendido óptimo para las condiciones comunes, enviando señales de corte de corriente primaria al encendedor para controlar la distribución de encendido.

Con este sistema, se realiza un control más preciso basado en las condiciones del motor, el cual no se podrá obtener con ningún sistema ESA, el cual solo se podría controlar con la velocidad del motor y vacío del múltiple en forma lineal usando un avanzador de vacío o avanzador del regulador construido en el distribuidor.

Debido al uso del sistema de avance de chispa electrónico, la bobina captadora ha sido incorporada en el distribuidor, el cual genera señales de velocidad del motor y un ángulo de giro referente a la señal de posición. El controlador de vacío y el mecanismo del regulador han sido eliminados.

Fig. 1.35 Esquema de funcionamiento de ESA

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Fig. 1.36 Esquema de funcionamiento de un sistema electrónico de encendido

Cuestionario de complementación:

1.- Averigüe el principio de funcionamiento de los principales elementos electrónicos usados

2.- Cómo se prueba el estado de una batería, y qué tipos de batería hay actualmente?

3.- Cómo era la regulación de carga del alternador (relé), y cómo es actualmente?

4.- Forma grupo con tus compañeros y averigüen los últimos avances en sistemas eléctricos y encendido de MCI a gasolina.

5.- ¿Qué es una pila, celda o célula de combustible?, compare con una batería.

Velocidad del motor

Carga del motor

Motor, temperatura, etc

Computadora Distribución

de Encendido Óptima

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CAPITULO II

SISTEMAS DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE PARA MOTORES A GASOLINA

INTRODUCCIÓN:

Actualmente los motores de inyección de combustible se clasifican según los siguientes indicios:

- Según la zona de suministro de combustible:

* Inyección Central o Monopunto

* Inyección de puertos múltiples o multipunto

- Según el método de suministro de combustible:

* Inyección Continúa

* Inyección Intermitente

* Por tiempo

- Según el método de control de suministro de combustible:

* Inyección Mecánica

* Inyección Hidráulica

* Inyección Electrónica

- Según el método de regulación del caudal del aire:

* Másico

* Volumétrico

- Según el método de introducción del combustible:

* Inyección Directa

* Inyección Indirecta

En el caso de la Inyección Multipunto la composición de combustible según los cilindros difiere en 4 - 6 % , mientras que en el caso de los carburadores esa diferencia es del orden del 12 a 17 %. A parte de eso la magnitud más elevada del coeficiente de llenado nos está permitiendo obtener la mayor potencia referida a 1 litro de cilindrada.

El mejor barrido y mayor regularidad de la composición de la mezcla según los cilindros, conduce a la reducción de la temperatura de las paredes del cilindro, del fondo del pistón y de las válvulas de escape, lo que en su lugar disminuye el número de octanos requerido en la gasolina en 2 a 3 unidades. Los motores con sistemas de inyección de gasolina se fabrican en Alemania, Japón, Francia, Italia.

Los sistemas más conocidos en el mercado son los sistemas de inyección de las compañías: Bosch , Siemens , General Motor y de las compañías Japonesas, Mitsubishi , Nissan , Honda , Toyota y Mazda.

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Los motores de combustión interna sufren un proceso de transformación de una mezcla de aire y combustible energía química en energía mecánica la cual es aprovechada de acuerdo a determinadas características que tiene el motor y condiciones que

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vamos a detallar y comparar mas adelante en nuestro estudio sobre motores de combustión interna.

PREPARACIÓN DE LA MEZCLA:

Para el funcionamiento de un motor de gasolina se requiere la aportación de una mezcla de aire-combustible en una proporción determinada. La proporción aire-combustible necesaria teóricamente es de 14.7 a 1. Esta proporción deberá corregirse en función del estado de servicios del motor.

El consumo específico de combustible de un motor de gasolina depende esencialmente de la composición de la mezcla aire-combustible. Para una combustión completa que redujese al mínimo el consumo de combustible, sería necesario un valor de exceso de aire que no es posible alcanzar por razones de inflamabilidad y de tiempo. En los motores actuales, el consumo es mínimo para una relación aire-combustible de aproximadamente 15 kg. de aire por 1 kg. de combustible. Dicho de un modo más sencillo: para la combustión de 1 litro de gasolina se necesitan aproximadamente 10,000 litros de aire. El valor químico mínimo para la combustión completa, también denominado relación estequiométrica, es de 14.7 : 1. Como los motores del automóvil funcionan la mayor parte del tiempo a carga parcial, están construidos para que consuman poco precisamente dentro de ese margen. Para los otros estados de servicio, como ralentí y plena carga, es más favorable una mezcla más rica en combustible. El sistema de preparación de la mezcla debe ser capaz de satisfacer estas exigencias variables.

2.1.1. COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE

Para caracterizar en qué medida difiere la mezcla real aire-combustible del valor

teórico necesario (14.7:1), se ha elegido el coeficiente de exceso aire (Lambda) :

Volumen de aire aspirado

= ------------------------------

Volumen de aire teóricamente necesario

Si = 1, el volumen de aire aspirado corresponde al valor teóricamente necesario.

Si < 1 hay déficit de aire o mezcla rica , aumento de la potencia a:

Para = 0,85 ... 0,95 característico de los motores a gasolina

Si > 1 hay exceso de aire o mezcla pobre, en el margen = 1,05 ... 1,2; menor consumo de combustible y menor potencia (Regulación económica)

Si > 1,3 la mezcla ya no es inflamable, se ha sobrepasado el límite de funcionamiento.

Los motores de gasolina alcanzan su máxima potencia con un déficit de aire

comprendido entre el 5 y el 15% ( = 0,95 ...0,85), el consumo de combustible con un exceso

de aire de hasta el 20% aproximadamente ( = 1,1 ... 1,2), el ralentí perfecto a

aproximadamente ( = 1 y buena capacidad de respuesta *) con un déficit de aire de 15 ...

25% ( = 0,85 ... 0,75).

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Figura 2.1.- Curva de (a) Torque (b) Potencia y consumo de combustible

La figura 2.1 muestran la correlación entre la potencia y el consumo específico de combustible así como la emisión de elementos contaminantes en función del coeficiente de aire. Asimismo permiten apreciar que no existe un coeficiente de aire ideal, con el que todos los factores presentan el valor más favorable. En la práctica, coeficientes de

aire de = 0.9 ... 1.1 han demostrado ser los más adecuados. Sin embargo, si se desea mantener el coeficiente de aire dentro de unos márgenes estrechos, es preciso determinar con exactitud el caudal de aire aspirado y dosificar el combustible en cantidades exactamente definidas

Figura 2.2.- Curva de gases CO, CH, y NOx vs ideal

2 1.2. SISTEMAS DE PREPARACIÓN DE LA MEZCLA:

Los sistemas de preparación de la mezcla, tanto con carburadores como con equipos de inyección, tienen por misión producir la mezcla de aire y combustible mas adecuada para cada estado de servicio del motor.

En los motores de gasolina, la mezcla se prepara utilizando un carburador o un equipo de inyección. Hasta ahora, el carburador era el medio más usual de preparación de mezcla. Desde hace algunos años, sin embargo, aumenta la tendencia a preparar la mezcla por inyección en el colector de admisión. Esta tendencia se explica por las ventajas que supone la inyección de combustible en relación con las exigencias de mayor economía de consumo, potencia y comportamiento de marcha, así como la limitación de elementos contaminantes en los gases de escape. Las razones de estas ventajas residen en el hecho de que la inyección en el colector de admisión permite una dosificación muy precisa del combustible en función de los estados de marcha y de carga del motor, teniendo asimismo en cuenta las influencias sobre el medio ambiente. La composición de la

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mezcla se controla pues de tal forma que el contenido de elementos contaminantes en los gases de escape sea mínimo. Además, asignando una válvula de inyección a cada cilindro, se consigue una mejor distribución de la mezcla. La supresión del carburador permite dar a los conductos de admisión una forma que permita la formación de corrientes más favorables. Así se consigue un mejor llenado de los cilindros, lo que a su vez favorece el par motor.

A. Sistema de inyección mecánico: Entre los sistemas de inyección mecánicos, el K-Jetronic es hoy en día el más

extendido. Este sistema trabaja sin accionamiento e inyecta el combustible de forma continúa. B. Sistema de inyección electrónicos: Los sistemas conocidos de inyección por mando electrónico son el L-Jetronic Las válvulas de inyección electromagnéticas inyectan el combustible intermitentemente, bajo control electrónico, en los tubos de admisión.

2.1.3. VENTAJAS DE LA INYECCIÓN:

Consumo reducido.

Con los carburadores, en los tubos de admisión se originan procesos que producen mezclas desiguales de aire-combustible para los diferentes cilindros. La necesidad de formar una mezcla que alimente suficientemente incluso al cilindro mas desfavorecido, obliga, en general, a dosificar una cantidad de combustible demasiado elevada. Además, el modificarse el estado de carga, el combustible se precipita sobre las paredes del colector de admisión formando una película, que luego se degrada de nuevo. Las consecuencias son un consumo excesivo y una carga desigual de los cilindros. En los sistemas K- y L-Jetronic, cada cilindro tiene asignada una válvula de inyección. Estas válvulas son mandadas desde una unidad central, con lo que se asegura que cada cilindro reciba, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga la misma cantidad de combustible, exactamente dosificada, ni más ni menos de lo necesario.

Mayor potencia. La utilización de los sistemas Jetronic permite optimizar la forma de los conductos de

admisión, y el aumento del par motor debido al mejor llenado de los cilindros. El resultado se traduce en una mayor potencia específica y una evolución favorable del par motor ( fig. 2.3).

Figura 2.3.- Curvas de Potencia y Par motor

Aceleraciones sin Retardo.

Los sistemas Jetronic se adaptan a las condiciones variables de carga casi sin ninguna demora, ya que las válvulas de inyección inyectan la cantidad necesaria de combustible directamente delante de las válvulas de admisión.

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Gases de Escape Menos contaminantes.

La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporción aire-combustible.

Para reducir la emisión de elementos contaminantes es necesario preparar una mezcla capaz de mantener una determinada proporción de aire-combustible. Los sistemas K- y L-Jetronic funcionan con tal precisión que permiten observar estrictamente la exactitud necesaria para la formación de la mezcla y así cumplir las disposiciones legales en materia de gases de escape ( fig. 2.4).

Figura 2.4.- Comparación de consumo de combustible de un vehículo carburado y uno inyectado

Arranque en frío y fase de calentamiento mejorados

Mediante la exacta dosificación del combustible en función de la temperatura del motor y del régimen de arranque, se consiguen tiempos de arranque más breves y una aceleración más rápida y segura desde el ralentí. En la fase de calentamiento se realizan los ajustes necesarios para una marcha redonda del motor y una buena admisión de gas sin tirones, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue mediante la adaptación exacta del caudal de éste.

Los sistemas de inyección de gasolina aseguran la preparación óptima de la mezcla aire-combustible. No obstante, esto es sólo la preparación para el proceso de combustión. Para mejorar el proceso completo es necesario, también adaptar óptimamente el momento de encendido a las condiciones de servicio. Como el control de la inyección de gasolina exige registrar una serie de datos de servicio para que los procese la unidad de control, resulta evidente la conveniencia de incorporar el encendido dentro del sistema de control

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Figura 2.5.- Diferentes consumos a regímenes variados

MOMENTO DE ENCENDIDO Y COMBUSTIÓN DE LA MEZCLA.

El momento de encendido influye sobre la potencia del motor y el consumo de combustible. A medida que aumenta el régimen del motor, es necesario adelantar ese momento (avance).

Desde el instante de la inflamación de la mezcla aire-combustible hasta su combustión completa transcurren por término medio 2 milisegundos aproximadamente. La chispa de encendido debe saltar pues con la suficiente antelación para que la presión de combustión alcance su valor máximo poco después del punto muerto superior (PMS) del cigüeñal. Si la chispa salta demasiado pronto, el cilindro es frenado bruscamente en su subida. Si por el contrario la chispa salta demasiado tarde, la combustión empieza cuando el pistón ya ha empezado a descender. En ambos casos, la potencia del motor en relación a la cantidad de combustible consumida es pequeña y el riesgo de sobrecalentamiento de los componentes del motor en la cámara de combustión es demasiado grande. El momento del encendido está calculado de forma que permita conseguir la máxima potencia y el servicio más rentable que sean posibles.

En general, el momento de encendido se expresa relacionándolo con el punto muerto superior (PMS) y se indica como el valor en grados del ángulo del cigüeñal antes del PMS. Este ángulo recibe el nombre de ángulo de encendido. Si se desplaza el momento del encendido en dirección al PMS, se habla de retardo y si el desplazamiento es en dirección contraria, de avance.

A igualdad de composición de la mezcla, el intervalo entre inflamación y combustión apenas varía. Si el momento de encendido se ajustara a un ángulo determinado antes del PMS, el momento de combustión se desplazaría cada vez más en el sentido del ciclo de trabajo a medida que aumentase el régimen, debido a que el cigüeñal gira cada vez con más rapidez entre encendido y combustión. Si se desea que la presión de combustión alcance siempre su máximo valor en idéntica posición del pistón, es decir algunos grados después del PMS, el momento de encendido debe estar coordinado de tal forma que al aumentar el régimen se vaya desplazando cada vez más en dirección del avance. Pero no es sólo el régimen lo que determina el momento de inflamación más favorable, sino que también

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juegan un papel muy importante el tipo de construcción del motor, la carga de este y el combustible. También influyen sobre el momento del encendido la forma y el tamaño de la cámara de combustión, la compresión y circulación de la mezcla. Por ejemplo, si el motor no funciona a plena carga sino a carga parcial, la mezcla que llega a la cámara de combustión es menos inflamable y la combustión se realiza con mayor lentitud, por lo que debe inflamarse antes.

MOMENTO DE ENCENDIDO Y TENDENCIA A LAS DETONACIONES

La elevada compresión de la mezcla que se alcanza hoy en día en los motores de gasolina, supone un riesgo de detonación considerablemente mayor que con los valores utilizados anteriormente. Se distinguen dos tipos de detonaciones, las que se producen al acelerar a bajo régimen y con carga elevada ( acústicamente perceptibles como "picado"), así como las detonaciones a regímenes altos y a plena carga ( imperceptibles ). Las detonaciones a regímenes altos son muy críticas para el motor.

Las detonaciones del motor se originan por la brusca combustión de partes de mezcla que todavía no ha sido alcanzada por el frente de llamas que emana de la chispa de encendido. En este caso, el momento de encendido se encuentra demasiado desplazado hacia el avance. El funcionamiento detonante origina, en la cámara de combustión, un aumento de temperatura capaz de producir autoencendido, y además provoca un enorme aumento de la presión.

Esta combustión brusca engendra ondas de presión que se superponen a la evolución normal de la presión.

Los ruidos del motor no permiten oír las detonaciones cuando este gira a alto régimen. Por ello , las detonaciones audibles no facilitan una imagen completa del comportamiento detonante. Este puede, sin embargo, medirse exactamente por medios electrónicos. Las detonaciones continuadas causan graves daños al motor ( destrucción de la junta de culata, daños en los cojinetes, agujeros en los pistones) así como a las bujías ( fig. 2.6).

Figura 2.6.- Diagrama abierto P-φ de Presiones en la cámara de Combustión

La tendencia de detonar depende, entre otras cosas, del tipo de construcción del motor (p.j. de la forma de la cámara de combustión, del grado de uniformidad de la mezcla aire-combustible, de que los canales de admisión favorezcan o no una buena circulación) y del combustible. La gasolina es una mezcla de hidrocarburos de estructura química variada.

El margen de ebullición se encuentra entre aproximadamente 30º y 215ºC. Para mejorar sus propiedades se le añaden alquilos de plomo y otros aditivos. Últimamente es muy frecuente añadir compuestos oxigenados como alcoholes y éteres en pequeños porcentajes. En la República Federal de Alemania los alquilos de plomo están permitidos hasta un máximo de 0.15 g. de plomo por litro. La resistencia de las gasolinas a la detonación viene caracterizada por el índice de octano. Cuanto mayor es este índice, mayor es el poder antidetonante de la gasolina. En la República Federal de Alemania, la gasolina normal tiene un índice de octano de por lo menos 91, y la gasolina super de 97.4 como mínimo. Los fabricantes de vehículos prescriben para cada tipo de motor el índice de octano mínimo que

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debe tener la gasolina para que no se produzcan detonaciones.

MOMENTO DE ENCENDIDO Y COMPOSICIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE.

El momento de encendido ofrece asimismo la posibilidad de influir en la composición de los gases de escape.

La figura 2.7 ilustra con un ejemplo la relación existente entre la emisión de elementos contaminantes, el coeficiente de aire y el momento de encendido.

Figura 2.7.- Diagramas de emisiones de gases

El consumo específico de combustible disminuye al principio a medida que aumenta

el coeficiente de aire, volviendo a subir de = 1,1 ... 1,2 . El ángulo de avance óptimo, es decir, el ángulo con el que el consumo específico de combustible es mínimo, aumenta a medida que lo hace el coeficiente de aire. La relación entre el consumo específico y el coeficiente de aire se explica, en el momento de encendido óptimo respectivo, por el hecho de que la combustión es incompleta en el margen "rico", al ir aproximándose al límite de funcionamiento aparecen combustiones arrastradas y fallos de combustión, lo que provoca un mayor consumo específico. El aumento del ángulo de encendido óptimo al aumentar el coeficiente de aire se explica porque el retraso de inflamación aumenta cuando lo hace el coeficiente de aire, lo cual debe compensarse mediante un encendido cada vez más avanzado.

De forma análoga se comporta la emisión de HC, cuyo valor mínimo se alcanza

asimismo a = 1,1. La subida en el margen "pobre" se produce al principio por el enfriamiento de la pared de la cámara de combustión. A causa de este enfriamiento de la pared se apaga la llama. En el margen extremadamente pobre se producen combustiones arrastradas y fallos de encendido, los cuales van haciéndose más frecuentes a medida que la proporción se va acercando al límite de funcionamiento. Un momento de encendido

ajustado hacia el avance provoca, por debajo = 1,2, un aumento de las emisiones de HC, sin embargo desplaza más el límite de funcionamiento hacia el margen pobre. A causa de

ello, en el margen pobre y por encima de = 1,25 con momento de encendido avanzado, la emisión de HC es inferior.

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La emisión de óxidos de nitrógeno (NOx), se comporta de forma totalmente distinta, aumenta con la concentración de oxigeno (O2) y con la máxima temperatura de combustión,

de ahí la forma acampanada de la emisión de NOx: aumentó hasta = 1,05 en razón del aumento de la concentración O2 y de la temperatura máxima, luego caída rápida en el margen pobre debido al veloz descenso de la temperatura máxima que se produce al diluirse la mezcla. Esto justifica asimismo la gran influencia que ejerce el momento del encendido. La emisión de NOx, aumenta a medida que aumenta el avance del encendido.

Si se intenta satisfacer las prescripciones sobre gases de escape haciendo funcionar el motor en el margen de coeficientes de aire 1,2 hasta 1,4, entonces el sistema de avance de encendido se ve sometido a exigencias considerablemente mayores. Aparte del régimen y de la carga del motor, el momento de encendido debería ajustarse también en función de la temperatura del aire aspirado, de la temperatura del refrigerante, de la temperatura de los gases de escape y de la posición de la mariposa, para así optimizar completamente la inflamación de la mezcla aire-combustible en todos los estados de servicio del motor.

DISPOSITIVO DE AVANCE DEL ENCENDIDO.

Durante mucho tiempo el variador de avance mecánico constituyó la única posibilidad de crear una curva de avance de encendido en función del régimen. Esta curva generada mecánicamente, sólo podía tener, sin embargo una forma muy sencilla.

Los sistemas electrónicos de encendido permiten obtener curvas características muy diversas pero, a pesar de las múltiples posibilidades de adaptación que ello implica, el complejo procesamiento de los datos de servicio, incluida la variación del avance en función de la carga, no ha sido posible sino hasta la aparición del control mediante campo característico (mapa tridimensional). Es precisamente lo que se ha conseguido con el Motronic ( fig. 2.8) .

Fig 2.8.- Mapa tridimensional del Motronic

2.2. INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE

Los automóviles usan uno de los dos mecanismos para suministrar la mezcla aire-combustible en relación correcta a los cilindros bajo todo rango de r.p.m.; un carburador o un sistema E.F.I. (inyección electrónica de combustible).

¿Qué es el sistema Electonic Fuel Injection de los automóviles ?

Es un sistema que se encarga de llevar el combustible ( Fuel significa combustible) desde el tanque del automóvil hasta los cilindros, donde la inyecta (injection significa inyectar). Este sistema realiza la misma función que el sistema de combustible convencional, compuesto por la bomba de gasolina y el carburador.

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Ambos mecanismos miden el volumen de aire de admisión el cual varía dependiendo del ángulo de abertura de las válvulas obturadoras y las r.p.m. del motor, y ambos cilindros de acuerdo con el volumen de aire de admisión.

Sin embargo en respuesta a las recientes demandas de emisiones de escape más limpias, consumo de combustible mas económico, conducción mejorada, etc., el carburador está equipado ahora con varios mecanismos de compensación, haciéndolo un sistema más complejo . En lugar del carburador , por lo tanto , el sistema EFI asegura la relación aire-combustible adecuada a el motor detectando electrónicamente las diversas condiciones de manejo mediante sus componentes sensoriales mostrados en el diagrama siguiente ( fig. 2.9).

Figura 2.9.- Esquema de un sistema EFI

2.2.1. FUNCIONAMIENTO Y ESQUEMAS PRINCIPALES DEL SISTEMA EFI

¿Cómo funciona este sistema de inyección de combustible?

Este sistema es operado por una computadora, llamada Módulo de Control de Potencia , la cual se encarga de calcular cuanto combustible necesita que se le inyecte al motor, para que el motor responda como se le exige. El carburador dosifica la gasolina de acuerdo a la corriente de aire que pasa por él, lo cual depende de la posición del pedal del acelerador; en el sistema de inyección, ocurre lo siguiente: De acuerdo a distintas señales que el Módulo de control recibe de varios sensores como : la posición del acelerador, velocidad del vehículo, vacío en el múltiple de admisión y otras. El módulo, calcula cual es la cantidad exacta de gasolina que el motor requiere para responder y mediante los inyectores, inyecta exactamente la cantidad requerida ó torrente de aire que entra al motor.

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¿Por qué se usa el sistema de Inyección de combustible?

Por que es el único sistema de combustible que logra cumplir las normas de prevención de la contaminación ambiental (americanas, euro,etc). Ya que el suministro de gasolina es controlado y solo se utiliza el combustible necesario, este es un sistema que produce menos contaminación que el sistema de carburador, además que cuando está operando adecuadamente consume menos gasolina que el sistema convencional de carburador. Este sistema es tan ventajoso que en U.S.A. muchas personas sustituyen el sistema de carburador por el sistema de inyectores, debido al ahorro de combustible que se puede lograr.

Mantenimiento preventivo del Sistema de Inyección de Combustible

Este sistema posee una serie de filtros, destinados a proteger a los inyectores, estos filtros deben ser cambiados de acuerdo a la recomendación de su centro de servicio especializado, en base a experiencias tenemos que: El filtro externo, debe ser cambiado de 10000 a 15000 Km. de acuerdo a la limpieza de la gasolina que se usa y al tamaño del filtro del carro , El filtro interno del tanque de gasolina, debe ser cambiado cuando el diagnostico así lo requiera, se ha observado que frecuentemente después de 100.000 Km. Las mediciones indican que se requiere la limpieza y/o cambio de este filtro El micro filtro de los inyectores, se debe reemplazar cuando se tape y cause que el inyector falle

Un sistema de filtrado en mal estado puede ocasionar problemas que van desde, aumento en el consumo de gasolina hasta dañar la bomba de gasolina entre otros.

El sistema de control electrónico no requiere de mantenimiento preventivo y posee un sistema de auto diagnostico que le permite reconocer fallas de sus componentes y reportarlas, logrando un diagnostico confiable si se tienen las herramientas electrónicas adecuadas , como lo son los scanners, los multímetros y los osciloscopios.

Los inyectores requieren de una limpieza periódica para desprender las gomas o compuestos químicos, presentes en la gasolina que se comercializa en nuestro país, también es válido el uso de aditivos, siempre que estos no sean tan abrasivos que dañen al inyector o, el uso regular de gasolina autolimpiante (solo en estaciones PDV). Debido al diseño algunos inyectores son menos sensibles al sucio que se les forma por lo que los períodos de limpieza recomendados oscilan entre los 25.000 y 60.000 Km.

2.2.2 DESCRIPCIÓN BÁSICA DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN

SISTEMA MOTRONIC

El Motronic reúne los sistemas de inyección y encendido para el gobierno del motor. Así, se consigue optimizar conjuntamente la dosificación de combustible y el encendido. También, es posible incluir en forma óptima otras funciones electrónicas. Gracias al procesamiento digital de datos y la aplicación de microprocesadores es posible transformar un gran número de datos de servicio en datos de inyección y encendido controlados por campo de características El monotronic tiene los siguintes elementos: (ver fig. 2.10)

1 • Electrobomba de combustible 2 • Filtro de combustible 3 • Regulador de presión de combustible 4 • Válvula de inyección 5 • Medidor de caudal de aire 6 • Sonda térmica del motor 7 • Actuador de giro de ralentí

8 • Interruptor de mariposa 9 • Transmisor de número de revoluciones y marca de referencia 10 • Sonda Lambda 11 • Unidad de mando 12 • Distribuidor de alta tensión

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(a)

(b)

©

Fig. 2.10 SISTEMA MOTRONIC: a) esquema, b y c) fotos

SISTEMA K-JETRONIC

El K-Jetronic es un sistema de funcionamiento mecánico, en el cual se dosifica en forma continua el combustible según el caudal de aire aspirado por el motor. El K-Jetronic se ha aplicado desde 1973 hasta 1995 en el equipamiento original de vehículos de serie. Desde entonces, el K-Jetronic se ha tenido en cuenta para el mantenimiento y la reparación.

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Fig. 2.11 Esquema del K-Jetronic

1 • Electrobomba de combustible 6 • Electroválvula de arranque 2 • Acumulador de combustible 7 • Distribuidor dosificador de combustible 3 • Filtro de combustible 8 • Medidor de caudal de aire 4 • Regulador de calentamiento 9 • Interruptor térmico de tiempo 5 • Válvula de inyección 10 • Válvula de aire adicional

Fig. 2.12 El K-Jetronic: Principio de funcionamiento

EL SISTEMA KE-JETRONIC

El KE-Jetronic es un sistema de inyección mecánico-electrónico que se basa en el K-Jetronic. Un sistema electrónico adicional registra un sinnúmero de magnitudes de medición en el motor y posibilita así la optimización del consumo de combustible a la calidad de los gases de escape, los elementos principales se ven en la fig. 2.13 cuyos elementos principales son:

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Fig. 2.13 Fig. KE-Jetronic : Principio de funcionamiento

1 • Electrobomba de combustible

2 • Acumulador de combustible

3 • Filtro de combustible

4 • Regulador de presión de sistema

5 • Válvula de inyección

6 • Válvula de arranque en frío

7 • Distribuidor dosificador de combustible

8 • Medidor de caudal de aire

9 • Interruptor térmico de tiempo

10 • Válvula de aire adicional

11 • Sonda térmica del motor

12 • Interruptor de mariposa

13 • Sonda Lambda

14 • Unidad de mando

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(a) (b)

(c)

Fig. 2.14 Fotos del KE-Jetronic

SISTEMA L-JETRONIC

EFI – L (Luft) y EFI – D (Druck) Hay básicamente dos tipos de EFI que se diferencian de acuerdo al método usado para detectar el volumen del aire de admisión al motor. Uno es EFI – L y el otro es EFI – D. EFI – L Usa un medidor de flujo de aire para detectar el volumen de aire directamente.

El L-Jetronic es un sistema de inyección controlado electrónicamente con medición de caudal de aire según el principio de aleta sonda e inyección de combustible controlada electro-magnéticamente en el tubo de aspiración. A través de un sinnúmero de sensores se registran todas las modificaciones originadas por el motor y se procesan en la unidad de mando.

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Fig. 2.15 Esquema del sistema L-Jetronic

1 • Electrobomba de combustible 6 • Interruptor térmico de tiempo 2 • Filtro de combustible 7 • Válvula de aire adicional 3 • Regulador de presión de combustible 8 • Interruptor de mariposa 4 • Válvula de inyección 9 • Sonda Lambda 5 • Medidor de caudal de aire 10 • Unidad de mando

Fig. 2.17 Fig. 2.16 Fotos y esquema del sistema L-Jetronic

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SISTEMA LH-JETRONIC

El LH-Jetronic es muy similar al L-Jetronic. La diferencia radica en el registro del caudal de aire aspirado por el motor, el cual tiene lugar en este caso por medio del medidor de masa de aire de hilo caliente. Este mide la masa de aire aspirada por el motor. Como consecuencia, el resultado de medición es independiente de la temperatura y la presión.

Fig. 2.17 El sistema El LH-Jetronic

1 • Electrobomba de combustible 2 • Filtro de combustible 3 • Regulador de presión de combustible 4 • Válvula de inyección 5 • Medidor de masa de aire de hilo caliente 6 • Sonda térmica del motor 7 • Actuador de giro de ralentí 8 • Interruptor de mariposa 9 • Sonda Lambda 10 • Unidad de mando

Fig. 2.18 Foto con principales elementos

2.2.3 RESUMEN DE ESQUEMAS PRINCIPALES DE EFI:

El sistema EFI puede ser dividido en tres tipos principales, de acuerdo al método usado en percibir el volumen de aire de admisión, veamos los esquemas de Toyota:

1. D-EFI : CONTROL DE VELOCIDAD POR DENSIDAD.

Este sistema mide el vacío del colector de admisión y percibe el volumen de aire por medio de su densidad. El sistema D-EFI es conocido normalmente como D-Jetronic, lo cual es una marca comercial de Bosch. Es una palabra combinada del alemán DRUCK ( presión ) y Jetronic palabra adoptada por Bosch significando inyección ( Fig.2.19 ). Para Toyota

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(TECCS), significa: Sistema de control computarizado de Toyota

Figura 2.19.- Sistema D – EFI

2. L-EFI : CONTROL POR FLUJO DE AIRE.

Este sistema percibe directamente la cantidad de aire fluyendo en el colector de admisión por medio de un medidor de flujo de aire. Este método es mejor que el D-EFI y, como resultado, hay más precisión en el control de la mezcla aire-combustible. L-EFI es normalmente conocido como L-Jetronic, la "L" viene del alemán LUFT (aire) fig.2.20.

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Figura 2.20.- Sistema L – EFI

3. K-EFI : CONTROL POR FLUJO DE MASA.

Este sistema es una forma de control por flujo de masa, pero a diferencia del L-EFI, el control de la mezcla aire-combustible es hecho mecánicamente y hay una inyección de combustible continúa ( fig. 2.21 ).

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Figura 2.21.- Sistema de Inyección K - EFI

Los componentes del sistema EFI incluyendo los mecanismos auxiliares, son divididos de acuerdo a su función como sigue:

a. SISTEMA DE COMBUSTIBLE:

Este sistema está constituído por el tanque de combustible, bomba de combustible, filtro, tuberías de reparto, regulador de presión, damper de pulsaciones, válvulas de inyección, inyector de arranque en frío, y estos son utilizados para transmitir el combustible a los diferentes elementos del sistema fig. 2.22.

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Figura 2.22.- Esquema del sistema de alimentación de Combustible

b. SISTEMA DE INDUCCION DE AIRE:

Este sistema está constituído por el filtro de aire, medidor de flujo de aire, obturador, válvula de aire, EGR, PVC, estos componentes suministran una cantidad adecuada de aire necesaria para la combustión.

Figura 2.23.- Esquema del sistema de Inducción de Aire

c. SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO:

Está comprendido por varios sensores tales como el medidor de flujo de aire, sensor de temperatura de agua, sensor de posición del obturador y sensor de la temperatura de aire de admisión, a través de ellos la computadora determina la duración de operación de las válvulas de inyección.

Adicionalmente hay un relé principal el cual suministra energía a la computadora , un interruptor de tiempo del inyector de arranque el cual controla la operación del inyector de arranque en frío durante el arranque del motor, un relé de apertura del circuito el cual controla la operación de la bomba de combustible y un resistor el cual estabiliza la operación como se aprecia en la fig. 2.24.

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Figura 2.24.- Esquema de trabajo del sistema de control electrónico.

El sistema EFI puede ser identificado como mecanismo básico de inyección de combustible y de corrección, como el mostrado en la fig. 2.24. en donde podemos apreciar el esquema combinado de los tres sub- sistemas mencionados con sus respectivos componentes y flujos de trabajo que nos permiten visualizar mas claramente el funcionamiento de estos sistemas de inyección de Combustible controlados electrónicamente EFI .

En el mismo podemos apreciar la interrelación entre los subsistemas para tener como meta final la combustión uniforme de la mezcla aire combustible en el interior del cilindro, que es la meta que se persigue con este método de control de las funciones del motor para obtener del mismo un mejor rendimiento, menos gases contaminantes y un operación bastante versátil ante cualquier estado de carga que se requiriese del mismo.

MECANISMO BASICO DE INYECCIÓN.

El mecanismo básico de inyección mantiene una proporción óptima ( relación teórica ) de aire y de combustible en el cilindro. Para realizarlo , si hay un incremento en el volumen de aire admitido, el volumen de inyección de combustible es aumentado proporcionalmente o si hay una disminución en el volumen de aire, el volumen de inyección de combustible es disminuido fig 2.25.

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Figura 2.25.- Esquema del Sistema EFI

Figura 2.26.- Esquema de Inyección básica

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A. FLUJO DE COMBUSTIBLE:

El combustible es traído desde el tanque de combustible por la bomba de combustible y enviada bajo presión, a través del filtro y de esté a las válvulas de inyección y al inyector de arranque en frío.

El regulador de presión controla la presión de la línea de combustible (alta presión). El combustible excesivo retorna al tanque de combustible a través de la tubería de retorno.

El damper de pulsaciones actúa para absorber las ligeras fluctuaciones del combustible debido a la inyección del combustible.

El inyector ejecuta la inyección del combustible en el colector de admisión de aire de acuerdo con la señal de inyección calculada por la computadora.

El inyector de arranque en frío es provisto para mejorar el arranque en condiciones desfavorables de temperaturas bajas o extremas mediante la inyección de combustible en la cámara de admisión de aire cuando la temperatura del refrigerante es baja.

La disposición de los elementos del sistema EFI en lo referente al subsistema de alimentación de combustible, se aprecia en el espacio del motor del coche y se ve en la fig. 2.27.

Figura 2.27.- Disposición de elementos del sistema de combustible dentro del vehículo

2.3. DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS BASICOS DEL SISTEMA EFI

A continuación veremos en detalle los elementos componentes del sistema EFI de acuerdo a los subsistemas arriba mencionados: sistema de alimentación de combustible, sistema de inducción de aire y sistema de control electrónico.

2.3.1. BOMBA DE COMBUSTIBLE:

La bomba de combustible succiona el combustible desde el tanque y lo envía a presión a las válvulas de inyección y al inyector de arranque en frío. Cuando la armadura, la cual está directamente conectada al rotor , gira , los rodillos se mueven por la fuerza centrifuga a lo largo de la pared interior del espaciador de la bomba, causando un cambio en el área incluida por estas tres partes y el combustible es succionado.

El combustible circula alrededor de la armadura dentro de la carcaza del motor y es forzado dentro del tubo de descarga. En el tubo de descarga, el combustible obliga a abrir la válvula de retención de presión residual, pasando por el silenciador y entonces es descargado dentro de la línea de presión de combustible.

La bomba suministra más combustible de lo necesario para mantener la presión

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constante en el sistema de inyección en todos los regímenes de funcionamiento. La bomba de combustible no presenta ningún riesgo de explosión, porque internamente no ocurre mezcla en condiciones de combustión y por que se tiene exceso de combustible lo cual garantiza una no combustión en su interior. Lo excedente retorna al tanque Fig. 2.28.

Figura 2.28.- Bomba de combustible del tipo rotor

A. SILENCIADOR:

Actúa para suprimir las pulsaciones y el ruido de la bomba por medio del movimiento del diafragma.

B. VÁLVULA DE ALIVIO:

Cuando la presión alcanza 3,5 a 5 kg/cm2 (de 0,35 a 0,50 MPa) en el lado de descarga, la válvula de alivio es forzada a abrir para conducir el combustible presurizado hacia el lado de succión ( admisión ). El combustible recircula dentro del motor y la bomba, así cualquier elemento o elevación en la presión es prevenida.

C. VÁLVULA DE RETENCION DE PRESION RESIDUAL:

Cuando el interruptor de ignición es desconectada y la bomba no opera, la válvula de retención de presión residual se cierra por efecto de la contrapresión de la gasolina generando así que la presión residual en la línea puede ser retenida para hacer más fácil el arranque del motor.

D. FILTRO DE COMBUSTIBLE:

Es el que limpia todo el polvo y otras partículas extrañas del combustible y está instalado en el lado de alta presión y es de carcaza metálica.

E. DAMPER DE PULSACIONES DE COMBUSTIBLE:

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La presión del combustible es mantenido de 2.55 kg/cm2 (0,25 mPa), en relación al vacío del múltiple, por el regulador de presión. Sin embargo, hay una ligera variación en la línea de presión debido a la inyección. El damper de pulsaciones actúa para absorber esta variación por medio del diafragma.

El damper de pulsaciones se encuentra ubicado en la misma bomba de combustible a un extremo de la misma o bien en la parte delantera del riel de distribución de combustible en la parte superior del motor y es como lo vemos en la figura 2.29.

Figura 2.29.- Amortiguador de pulsaciones

2.3.2. REGULADOR DE PRESIÓN:

Es el encargado de regular la presión del combustible que va a las válvulas de inyección, la cantidad de combustible es regulada por la duración de la señal que se le aplica de forma que la presión aplicada al inyector se mantenga constante. No obstante, como el combustible se inyecta al múltiple de admisión y el vacío del múltiple varía, la cantidad de combustible inyectado variará levemente aún cuando la señal de inyección y la presión de combustible se mantenga constante figura 2.30.

Figura 2.30.- Regulador de Presión en corte

Por lo tanto para obtener una cantidad de inyección precisa, la suma de la presión de combustible (A) y el vacío del múltiple de admisión (B) deberá ser mantenido en 2.55 kg/cm2 (0,25MPa). El esquema de regulación de la presión de combustible está presentada en la figura.

Figura 2.31.- Esquema de Presiones de trabajo de la bomba

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2.3.3. INYECTOR:

El inyector es una boquilla electromagnética la cual inyecta combustible de acuerdo con la señal de la computadora. Están instalados con un aislante de calor en el múltiple de admisión y unido a una tubería de alimentación. Cuando un pulso de la computadora es recibido por la bobina solenoide, el émbolo es jalado contra la tensión del resorte. Como la válvula de aguja y el embudo forman una sola unidad de válvula también es jalada hacia el asiento y el combustible se inyecta en la dirección de la flecha.

El volumen de combustible es controlado por la duración del pulso eléctrico. Puesto que la carrera de la válvula de aguja es fija, la inyección sigue mientras que la válvula de aguja permanece abierta. El esquema del inyector esta mostrada en la fig. 2.32.

Figura 2.32.- Válvulas de inyección en corte y montaje

2.3.4. INYECTOR DE ARRANQUE EN FRIO:

El inyector de arranque en frío está instalado en el centro de la cámara de distribución de aire, se ha añadido para mejorar el arranque cuando el motor se encuentra frío.

El inyector funciona solamente durante el arranque del motor, cuando la temperatura del refrigerante es menor de 20ºC. La duración máxima del tiempo de inyección es limitada por el interruptor de tiempo del inyector de arranque para prevenir la inundación, debido a la inyección continúa del inyector de arranque en frío figura 2.16.

Figura 2.33.- Partes del inyector de arranque en frio

2.3.4 SISTEMA DE INDUCCION DE AIRE:

Este sistema está constituido por el filtro de aire, medidor de flujo de aire, cuerpo del obturador, válvula de aire, válvulas EGR, PCV, etc. El aire del depurador de aire pasará a través del medidor de flujo de aire y abrirá el plato de medición antes de fluir a la cámara de aire de admisión.

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El volumen de flujo de aire a la cámara de admisión de aire se determina por medio de la abertura de la válvula de obturación (mariposa). Desde la cámara de admisión de aire , este es distribuido hacía cada múltiple y succionado dentro de la cámara de combustión. Cuando el motor está frío, la válvula de aire se abrirá y fluirá el aire a través de la cámara de admisión.

CUERPO DEL OBTURADOR:

Figura 2.34.- Disposición de los elementos del sistema de inducción de aire en el motor

Contiene una válvula de obturación que controla la admisión de aire, un sistema de derivación de aire que permite un flujo ajustable del aire al marchar en ralentí, un sensor de posición de obturación que indica la abertura del obturador figura 2.17.

A. TORNILLO DE AJUSTE DE LA VELOCIDAD DE RALENTI:

En ralentí la válvula de obturación permanece cerrada y el aire fluye a través del sistema de derivación a la cámara de admisión de aire. Girando el tornillo de ajuste de la velocidad de ralentí hacia adentro (sentido de las agujas del reloj ) disminuirá el flujo de derivación disminuyendo las r.p.m.. Inversamente aflojando el tornillo (girando en sentido contrario de las agujas del reloj) aumentará el volumen de aire y se elevarán las r.p.m. Fig.2.18.

Figura 2.35.- Tornillo de ajuste de régimen de ralentí en el cuerpo del obturador

Figura 2.36.- Diagrama de flujo de aire en función de la temperatura de la válvula auxiliar de aire

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B. VÁLVULA DE AIRE:

La válvula de aire es un mecanismo de ralentí rápido operado por un bimetal y una bobina de calentamiento para aumentar las r.p.m. del motor cuando el motor está frío.

Por su forma de construcción la válvula de aire no puede cerrar completamente el flujo de aire, así que cuando el motor está caliente, hay un leve flujo de aire a través de la válvula de aire hasta la cámara de admisión de aire. Sin embargo, el aumento de r.p.m. en el ralentí debido a esté volumen de aire está limitado a 50 r.p.m..

Una marcha rápida inestable o lento ralentí será ligeramente mayor que el normal. Después que el motor ha arrancado, la corriente comienza a fluir a la bobina de calentamiento. Como el bimetal es calentado la válvula de compuerta cerrará gradualmente y las r.p.m. del motor disminuirán.

Como se muestra en la gráfica de la fig. 2.19. el volumen de aire a través de la válvula de aire aumenta con un descenso de la temperatura del aire atmosférico.

2.4.- SISTEMA ELECTRÓNICO.- El sistema de control electrónico está compuesto de sensores los cuales detectan las diversas condiciones del motor y la computadora, la cual calcula el volumen de inyección de acuerdo con la señal de los sensores.

Los sensores detectan el volumen de aire de admisión, la carga del motor, temperatura del aire de admisión y el refrigerante, aceleración y desaceleración y envía una señal a la computadora. La computadora determina entonces la cantidad correcta de la duración de la inyección y envía una señal a los inyectores para que se aperturen y den paso al combustible que es inyectado en el múltiple de admisión. El volumen de la inyección depende de la duración de la señal emitida desde la computadora.

Una resistencia es instalada en el circuito del inyector para prevenir sobrecalentamiento y estabilizar la operación de la inyección. Cuando la temperatura del refrigerante es baja, el inyector de arranque en frío trabaja durante el volteo del motor para mejorar el arranque. El tiempo de operación del inyector de arranque en frío es controlado por el interruptor de tiempo del inyector de arranque. El circuito del computador tiene un relé principal el cual actúa para prevenir una caída de voltaje en el circuito de la computadora. El circuito de la bomba de combustible, tiene un relé de apertura del circuito para la operación de la bomba durante el arranque y marcha del motor y desconectarla cuando el motor deje de funcionar.

2.4.1. SENSORES Y FUNCIONES:

SENSOR FUNCION

Medidor de flujo de aire Detecta el volumen de admisión de aire como una razón de voltaje utilizando un potenciómetro

Sensor de posición del obturador Detecta las condiciones de carga pesada y ralentí de acuerdo a la apertura del obturador

Sensor Térmico de agua Detecta la temperatura del refrigerante

Sensor térmico de aire Detecta la temperatura del aire de admisión

Interruptor térmico de Tiempo del inyector de Arranque en frío

Se activa cuando la temperatura del Refrigerante es baja y envía señales al computador para operar el inyector de arranque en frío

Señal primaria de Ignición Detecta la sincronización de la inyección y las RPM por medio de una señal primaria de ignición

Señal del motor de Arranque Detecta cuando el motor gira

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1. MEDIDOR DE FLUJO DE AIRE

El medidor de flujo de aire detecta el volumen del aire de admisión y envía una señal a la computadora la cual determina el volumen de inyección básico. La medición de la cantidad de aire admitida tiene como base, la fuerza producida por el flujo de aire aspirado, que actúa sobre la palanca sensora del medidor, contra la fuerza de un resorte .Un potenciómetro transforma las distintas posiciones de la palanca sensora en una tensión eléctrica, que se envía como señal a la unidad de control.

El medidor de flujo de aire consiste del plato de medición, el resorte de retorno y el potenciómetro. También incluye un tornillo de mezcla de ralentí, un sensor térmico de aire, el cual detecta la temperatura de aire de admisión, un interruptor de la bomba de combustible, una cámara de amortiguación, el plato de compensación y un tope de plena carga como en la figura 2.37.

Figura 2.37.- Medidor de flujo de aire

2. SENSOR DE POSICIÓN DEL OBTURADOR:

El sensor de posición del obturador está fijado al cuerpo del obturado. Percibe el grado de apertura de la válvula de obturación para detectar las condiciones de carga pesada. Utilizando esta señal, el computador determina si debe aumentar o disminuir la cantidad de combustible de inyección.

* OPERACION:

PUNTO DE RALENTI.

Cuando la válvula de obturación está en la posición cerrada, el contacto móvil y el contacto de ralentí se tocarán para la detección de la condición de ralentí.

Esta señal es utilizada también para el corte de combustible durante la desaceleración.

PUNTO DE POTENCIA.

Cuando la válvula de obturación está abierta cerca de 50º o 60º desde la posición cerrada, el contacto móvil y el contacto de potencia se tocarán para detectar la condición de plena carga.

* CIRCUITO ELÉCTRICO.

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El voltaje de la batería fluye al terminal TL del sensor de posición del obturador de la siguiente forma:

1. Batería Relé principal Terminal B Computador

Resistencia Terminal TL Terminal TL Sensor de posición del obturador.

2. En ralentí, el voltaje es aplicado al terminal IDL del computador a través de los contactos y el terminal IDL del sensor de posición del obturador.

Cuando la válvula de obturación está abierta sobre 50º o 60º desde la posición cerrada, el voltaje es aplicado al terminal PSW de la computadora a través de los contactos y el terminal PSW del sensor de posición del obturador. El esquema del relé principal y del circuito eléctrico se ve en la figura.

Figura 2.38.- Posiciones del sensor de obturación

3. SENSOR TÉRMICO DE AGUA.

Este sensor instalado a la salida del agua, detecta la temperatura del refrigerante por medio de un termistor interno. La resistencia del termistor aumenta cuando la temperatura del refrigerante es baja y gradualmente disminuye cuando la temperatura del refrigerante se eleva. Basado en una señal de este sensor, el computador aumenta el volumen de inyección de combustible para mejorar la marcha durante la operación del motor en frío figura 2.39.

Figura 2.39.- Diagrama del campo de variación de la resistencia en función de la

temperatura

4. SENSOR TÉRMICO DE AIRE.

El sensor térmico de aire detecta la temperatura del aire de admisión. Igual que el sensor térmico de agua, está compuesto de un termistor y se ha integrado al medidor de flujo de aire. El volumen y la densidad del aire

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cambian con la temperatura. Por lo tanto, aún cuando el volumen de aire medido por el medidor de flujo de aire sea el mismo, el volumen de inyección de combustible variará con la temperatura. La computadora utiliza una temperatura de 20ºC como estándar, disminuyendo el volumen de inyección cuando la temperatura es más alta y aumentándola cuando la temperatura es menor de 20ºC , en esta forma, la relación aire-combustible apropiada es asegurada sin importar la temperatura según el gráfico de la figura 2.40.

5. SEÑAL DE IGNICIÓN DEL MOTOR.

Esta es una señal importante para que el computador determine la sincronización del encendido y las RPM, es utilizado para calcular la cantidad de inyección predeterminada y el corte de combustible. Cuando el voltaje en el terminal (-) de la bobina de ignición excede 150 v, el computador detecta esta señal primaria. Esta señal informa al computador del giro del motor y es utilizado para el enriquecimiento durante el arranque.

6. RELE PRINCIPAL (FUENTE DE POTENCIA DEL COMPUTADOR).

Este relé sirve como fuente de potencia al computador y el relé de apertura del circuito o funciona para prevenir la caída de voltaje del circuito del computador. La corriente fluye a la bobina del relé cuando el interruptor de ignición está en ON. Los puntos hacen contacto y la corriente fluye a través del fusible de eslabón a ambos, la computadora y el relé de abertura del circuito para que funcione la bomba de combustible y la válvula de aire. El esquema eléctrico se muestra en la Fig. 2.41.

Figura 2.41.- Diagrama eléctrico de la apertura del Circuito

7. CIRCUITO ELECTRICO DEL INYECTOR.

A. El voltaje de la batería es aplicado a las terminales #10 y #20 de la computadora a través del interruptor de encendido, resistencia del solenoide y los inyectores.

B. Cuando la corriente de base señal de inyección fluye desde B (base) a E (emisor) centro del computador, la corriente del colector fluye desde C (colector) a E (emisor) y el transistor de potencia se activa en ON.

Por lo tanto hay un flujo de corriente desde las válvulas de inyección a través del transistor de potencia completando el circuito a tierra.

C. Mientras el transistor de potencia está activado, la corriente fluye a los

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inyectores y el combustible es inyectado.

D. La resistencia del solenoide está conectada en serie a los inyectores. Hay dos grupos de cables desde los inyectores a la computadora pero ellos se unen en la computadora.

El resistor disminuye el voltaje a los inyectores para prevenir el sobrecalentamiento y estabilizar su operación como en el gráfico

Figura 2.42.- Diagrama de funcionamiento de las válvulas de inyección

8. CIRCUITO ELÉCTRICO DE LA VÁLVULA DE AIRE.

A. Voltaje de la batería es aplicada al terminal B del relé de apertura del circuito, a través del relé principal.

B. Durante el arranque y la operación del motor, los contactos del relé de apertura del circuito están cerrados proporcionando un flujo de corriente a la válvula de aire y a la bomba de combustible

C. Como la corriente fluye a través de la bobina de calentamiento en la válvula de aire, el bimetal es calentado y la válvula de compuerta gradualmente se abre.

D. Durante la operación del motor hay una corriente fluyendo continuamente a la bobina de calentamiento

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Figura 2.43.- Funcionamiento de la válvula auxiliar de aire

9. INTERRUPTOR DE TIEMPO DEL INYECTOR DE ARRANQUE EN FRIO.

La función del interruptor de tiempo del inyector de arranque es controlar la duración máxima de inyección para el inyector de arranque en frío.

Recirculación de gases de escape (Exhaust Gases Recirculation EGR)

La recirculación de gases de escape tiene dos misiones fundamentales, una es reducir los gases contaminados procedentes de la combustión o explosión de la mezcla y que mediante el escape sale al exterior. Estos gases de escape son ricos en monóxido de carbono, carburos de hidrógeno y óxidos de nitrógeno.

La segunda misión de la recirculación de gases es bajar las temperaturas de la combustión o explosión dentro de los cilindros. La adición de gases de escape a la mezcla de aire y combustible hace más fluida a esta por lo que se produce la combustión o explosión a temperaturas más bajas.

La base de la válvula es la más resistente, creada de hierro fundido ya que tiene que soportar la temperatura de los gases de escape (sobrepasan los 1000ºC) y el deterioro por la acción de los componentes químicos de estos gases. Estas altas temperaturas y componentes químicos que proceden del escape son los causantes de que la válvula pierda la funcionalidad, pudiendo quedar esta agarrotada, tanto en posición abierta como cerrada, por lo que los gases nocivos saldrían, en grandes proporciones al exterior y afectando a la funcionalidad del motor.

Tipos de válvulas EGR: El efecto de recirculación de gases lo podemos encontrar hoy en día tanto en motores gasolina como diesel, pero sobretodo en los diesel es donde con más frecuencia las veremos ya que la mayoría de los vehículos con estos motores la llevan incorporada al salir de fábrica.

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Los tipos de válvulas EGR no son tipos como tal sino complementos, es decir que la válvula EGR mecánica se puede encontrar en los motores sola o se puede encontrar con un accionamiento electrónico que depende exclusivamente de la unidad de mando del motor. Que tenga este accionamiento electrónico depende de las necesidades del motor, como veremos en la sección de funcionamiento.

El Matiz, uno de los mejores motores pequeños

instalados en automóviles con rendimiento de 60 Km/gal

en ciudad y más de 80 Km/gal en autopistas, es uno de

los menos contaminantes comparados en capacidad de

carga (4 pasajeros).

Vista interior de Matiz 0,8L

ENGINE PERFORMANCE CURVE Matiz 0,8 L, Maximum Power

: 51 PS (37.5 KW) (at 6,000 rpm) _ Maximum Torque: 7 Kg_m (68.6 N_m) (at 4,600 rpm)

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Inyección Multijet de Fiat: Tres años después del lanzamiento del sistema Unijet de conducto común, Fiat ha dado a conocer una nueva generación de este sistema: el Multijet. Estructuralmente resulta muy similar al Unijet original, y da un paso más en la idea de fragmentar la inyección en varias etapas. En este caso, y dependiendo de las condiciones en las que el vehículo esté circulando, el número de inyecciones por ciclo de trabajo puede ascender a cinco.

Gracias a ello se consigue una combustión aún más suave, lo que redunda en menos ruido del motor (especialmente en frío uno de los mayores inconvenientes de los diesel de inyección directa) y —sobre todo— en unas emisiones contaminantes muy inferiores a las actuales, lo que permitirá

a Fiat cumplir con la nueva norma Euro4 sin más ayuda que la de catalizador de oxidación. Es decir, sin sistemas costosos y complejos como el filtro de partículas. Fiat anuncia una reducción de las emisiones contaminantes en torno al 35%.

Es en las emisiones donde radica la principal ventaja del Multijet, Fiat no ha orientado su diseño hacia una mejora en el rendimiento. Para cumplir sus objetivos, Fiat considera suficiente mantener la presión de inyección en los 1350 bares, la misma con la que funcionan sus actuales Unijet. Según Fiat, la presión máxima debe ser la mínima imprescindible para cumplir los requerimientos del motor; aumentar la presión no es un valor en sí mismo.

El estreno comercial de esta nueva tecnología se producirá con la aparición en el 2003 de un Fiat Punto con un motor de 1.2 litros de cilindrada, cuatro cilindros, 16 válvulas y 70 CV de potencia. Por el momento Fiat dispone ya de prototipos con este mismo motor y una evolución del actual motor de cuatro cilindros y 1.9 l

2.5 SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES

Objetivo: Entender los mecanismos de la sobrealimentación de los MCI, que permitan aumentar la potencia del motor ó recuperar si trabaja a gran altura ó en lugares muy calurosos.

2.5.1 Introducción

La potencia de un motor de combustión interna (MCI), depende de la cantidad de combustible y aire que se dispone en el cilindro. Esta mezcla debe estar dentro de sus límites de inflamabilidad. Para aumentar la potencia es necesario aumentar la cantidad de aire y con ello el combustible, para aumentar el aire, antes se utilizaban compresor de paletas ó con compresor de Roots (extraordinariamente más caro y más voluminosos). En el de paletas usaba un acople y desacople del compresor a base de salir del coche y accionar una palanca de acoplamiento; los de Roots utilizaban un embrague magnético que podía accionarse por medio de un interruptor eléctrico desde la cómoda posición del conductor que conducía el coche. La diferencia era muy notable. Últimamente se prefiere el uso del turbocompresor.

2.5.2 Diferentes tipos de compresores:

Ha pasado el tiempo y luego, en los años 80, el compresor volvió ha buscar su sitio en el animo de los investigadores y de los fabricantes de automóviles, tan necesitados por conseguir productos cada vez mejores y más atractivos para sus clientes. La creación de nuevos materiales, la posibilidad de utilizar ordenadores para conseguir cálculos muy precisos y complejos, y rápido como resultado de las pruebas (que antes eran laboriosamente realizadas y ahora con los aparatos electrónicos, se consiguen con mayor exactitud y rapidez) ha vuelto a poner sobre el tapete el tema de la sobrealimentación de motores. En el caso de

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los motores diesel, la presencia de los compresores es clara; en el caso de los motores a gasolina tiene la ventaja de la disminución del peso del motor con respecto a otro de igual potencia y mayor cilindrada, un aumento notable de las prestaciones, y una reducción en el consumo de combustible en el caso de la adopción de los turbocompresores.

Fig. 2.45Uno de los primeros compresores de paletas fue utilizado por WITTIG en 1923 para los motores FIAT

Fig. 2.46 Tipo de turbocompresor ideado por Chadwick entre los años 1907 1908. Podía girar a 18.000 r.p.m.

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Fig. 2.47 Motor de la marca inglesa SUNBEAM, de 1924 , provisto de compresor volumétrico Roots.

Los sistemas que en la actualidad se están experimentando son los siguientes:

o Turbocompresores accionados por el escape

o Sobrealimentadores volumétricos

o Cambiadores de la onda de presión

2.5.2.1 TURBOCOMPRESORES ACCIONADOS POR LOS GASES DE ESCAPE:

Este sistema, que es el que tiene por ahora mayor utilización, consiste esencialmente en un rotor que lleva adosado dos distintas máquinas fluidodinámicas. Por un lado se halla una turbina que tiene por objeto transformar el contenido energético de los gases de escape en energía mecánica. Esta energía se transmite al compresor que ocupa la parte opuesta del eje rotor. Este compresor se encarga de aumentar la densidad del aire, y en particular su presión, para que llegue al carburador, a la inyección de gasolina, ó al cilindro del Diesel, con sobrepresión respecto al valor que proporciona la atmósfera.

Fig. 2.48 Esquema de funcionamiento de un turbocompresor. Las f lechas naranja/roja representan los gases de escape y

las azules el aire de admisión

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TURBO COMPRESOR

o Es muy importante destacar aquí que el turbocompresor, a diferencia de todos los sistemas, no está accionado por ningún eje del motor, por lo que no consume energía mecánica directa del mismo. Sin embargo toma parte de la energía en los gases de escape, la que es parte de energía del motor, pues aumenta su contrapresión.

o Otra de las ventajas del turbo es su pequeño tamaño y su poco peso. Uno de estos aparatos completos, con válvulas wastegate, puede pesar alrededor unos 5,50 Kg. mientras los compresores volumétricos, de tipo Rotos y para un caudal similar, viene a pesar de 18 a 10 Kg. Los de paletas, unos 10 Kg. y los Compres unos 7 Kg.

o Por otra parte, el turbo resulta el más simple de instalar por el hecho de que solamente requiere ser unidos a los colectores de escape y a las aspiraciones, y su colocación no está condicionada por la forma o colocación del motor ni por la necesidad de estar frente, o a lado, de algún eje que le transmita el movimiento.

o Algunas Desventajas son: El retardo en la respuesta del turbo frente a una aceleración brusca pues al acelerar aumenta el combustible pero el incremento del aire es retardado hasta que reaccione la turbina, ello hace incrementar también las emisiones tóxicas. Otra desventaja se centra en el gran calor que debe soportar la turbina. La temperatura de los gases de escape es elevadísima y se transmite a través de la turbina al rodete compresor, el cual, a su vez, calienta el aire de admisión y esto actúa muy negativamente no solo porque dilata el aire, sino también porque este, a elevada temperatura aumenta la posibilidad del picado. Por esta razón, este sistema precisa estar auxiliado por un refrigerador del aire comprimido con evidentes problemas de complejidad, espacio y costo. Hay que advertir de todas maneras, que esta refrigeración es necesaria cuando se trata de obtener una sobrealimentación muy elevada, tal como ocurre en los motores dedicados a la alta competición, pero no sería necesaria en el caso de los motores de automóviles de turismo.

o Un turbo compresor pequeño alfa-romeo, con válvula wastegate incorporada, representa por ahora, la mejor solución para corregir el retardo de respuesta que se produce en estos sistemas. Ya que a menor masa en movimiento y su escasa inercia hacen que el turbocompresor se ponga en servicio con una rapidez casi instantánea, este tipo de turbo puede utilizarse también en motores de motocicleta, al igual que el más pequeño de los turbos japoneses comercializados, de la marca IHI, de características muy similares.

Fig. 2.49 Magníf ico motor de Fórmula 1 de la marca Renault sobreal imentado a base de turbocompresores.

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Fig. 2.50 Turbocompresor de la ALFA-ROMEO, con válvula Wastegate incorporado

Fig. 2.51 El turbocompresor ó turboalimentador en corte

1) Turbina del Compresor, 2) Mezcla que viene del carburador, 3)Mezcla comprimida que va hacia los cilindros, 4)Eje o flecha, o que debe mantenerse lubricado; con aceite que le llega del motor, 5)cubierta de la turbina, 6)Turbina el cargador, 7)Salida de gases de Escape, hacia el sistema exterior, 8)Cubierta del compresor, 9)Rodaje balero o cojinete, 10)Entrada de gases de escape que viene del manifold de escape

FUNCIONAMIENTO

o Cuando el motor se encuentra en funcionamiento, los gases de escape expulsados por los pistones son enviados a través del múltiple de escape, y dirigidos por el deflector del turboalimentador, de manera que choquen contra la turbina, impulsándola, antes de salir al exterior.

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o Como la turbina y el compresor están montado sobre el mismo eje, al girar la turbina, impulsa al compresor.

o El aire proveniente del exterior, a través del filtro, entra a la caja del compresor y forzada, a través del múltiple de admisión, hacia el interiore de los cilindros.

o La velocidad de la turbina y del compresor aumenta al aumentar la carga del motor y, consiguientemente, aumenta la cantidad de aire suministrado.

Los elementos principales que forman un turbo son el eje común (3) que tiene en sus extremos los rodetes de la turbina (2) y el compresor (1) este conjunto gira sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de engrase que

los lubrica. Por otra parte el turbo sufre una constante aceleración a medida que el motor sube de revoluciones y como no hay limite alguno en el giro de la turbina empujada por los gases de escape, la presión que alcanza el aire en el colector de admisión sometido a la acción del compresor puede ser tal que sea mas un inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presión en el colector de admisión. Este elemento se llama válvula de descarga o válvula waste gate (4).

Regulación de la presión turbo.- Para evitar el aumento excesivo de vueltas de la turbina y compresor como consecuencia de una mayor presión de los gases a medida que se aumenten las revoluciones del motor, se hace necesaria una válvula de seguridad (también llamada: válvula de descarga o válvula waste gate). Esta válvula está situada en derivación, y manda parte de los gases de escape directamente a la salida del escape sin pasar por la turbina. La válvula de descarga o wastegate esta formada por una cápsula sensible a la presión compuesta por un muelle (3), una cámara de presión y un diafragma o membrana (2). El lado opuesto del

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diafragma esta permanentemente condicionado por la presión del colector de admisión al estar conectado al mismo por un tubo (1). Cuando la presión del colector de admisión supera el valor máximo de seguridad, desvía la membrana y comprime el muelle de la válvula despegandola de su asiento. Los gases de escape dejan de pasar entonces por la turbina del sobrealimentador (pasan por el bypass (9))

hasta que la presión de alimentación desciende y la válvula se cierra.

La presión máxima a la que puede trabajar el turbo la determina el fabricante y para ello ajusta el tarado del muelle de la válvula de descarga. Este tarado debe permanecer fijo a menos que se quiera intencionadamente manipular la presión de trabajo del turbo, como se ha hecho habitualmente. En el caso en que la válvula de descarga fallase, se origina un exceso de presión sobre la turbina que la hace coger cada vez mas revoluciones, lo que puede provocar que la lubricación sea insuficiente y se rompa la película de engrase entre el eje común y los cojinetes donde se apoya. Aumentando la temperatura de todo el conjunto y provocando que se fundan o gripen estos componentes

Temperatura de funcionamiento: Como se ve en la figura las temperaturas de funcionamiento en un turbo son muy diferentes, teniendo en cuenta que la parte de los componentes que están en contacto con los gases de escape pueden alcanzar temperaturas muy altas (650 ºC), mientras que los que esta en

contacto con el aire de aspiración solo alcanzan 80 ºC. Estas diferencias de temperatura concentrada en una misma pieza (eje común) determinan valores de dilatación diferentes, lo que comporta las dificultades a la hora del diseño de un turbo y la elección de los materiales que soporten estas condiciones de trabajo adversas. El turbo se refrigera en parte además de por el aceite de engrase, por el aire de aspiración cediendo una determinada parte de su calor al aire que fuerza a pasar por el rodete del compresor. Este calentamiento del aire no resulta nada favorable para el motor, ya que no solo dilata el aire de admisión de forma que le resta densidad y con ello riqueza en oxigeno, sino que, además, un aire demasiado caliente en el interior del cilindro dificulta la refrigeración de la cámara de combustión durante el barrido al entrar el aire a una

temperatura superior a la del propio refrigerante liquido.

Los motores de gasolina, en los cuales las temperaturas de los gases de escape son entre 200 y 300ºC más altas que en los motores diesel, suelen ir equipados con carcasas centrales refrigeradas por agua. Cuando el motor está en funcionamiento, la carcasa central se integra en el circuito de refrigeración del motor. Tras pararse el motor, el calor que queda se expulsa utilizando un pequeño circuito de refrigeración que funciona mediante una bomba eléctrica de agua controlada por un termostato

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2.5.2.2 SOBREALIMENTACIÓN DE LOS MOTORES DIESEL (Sobrealimentadores volumétricos: SUPERCAGADOR)

o El supercagador es un elemento que introduce aire a presión en el interior de los cilindros, para aumentar la potencia del motor

o Se conoce también con el nombre de bomba de barrido, pues ayuda a expulsar los residuos de la combustión.

o Es accionado mecánicamente por los siguientes procedimientos

- Acoplándolo directamente al cigüeñal, con engranajes, en el caso de motores de vehículos.

- Haciéndolo girar por medio de un motor eléctrico. Que se alimenta del generado (alternador)

o Están constituidos por un compresor, comúnmente del tipo de lóbulos, como es el caso de los compresores Rotos o de Paletas o de Vacío. Todos estos aparatos hacen circular el aire a mayor velocidad de la que proporciona la presión atmosférica, por lo que crean una sobrepresión en el conducto de admisión. la característica fundamental de estos compresores es el hecho de hallarse accionados por el motor por medio de un ensamblaje rígido.

Fig. 2.52 Esquema del funcionamiento del compresor volumétrico de t ipo Roots. como puede a preciarse, en este caso el compresor

está accionado por el propio cigüeñal

Fig. 2.53 Compresores volumétricos ABARTH R-10 y R-30

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Fig. 2.54 Esquema de un compresor embragable

o El objeto de sobrealimentación en los motores diesel es introducir en los cilindros una mayor cantidad de aire que la que el motor podría aspirar en condiciones normales, a fin de quemar un mayor volumen de combustible y obtener una potencia más elevada de funcionamiento.

2.5.2.2.1 FACTORES QUE DETERMINAN LA SOBREALIMENTACIÓN

o La sobrealimentación de un motor diesel se determina, principalmente por los siguientes factores:

- Obtener una mayor potencia del motor, sin alterar sus dimensiones.

- Recuperar en parte la potencia perdida, cuando el motor trabaja en lugares muy altos.

MAYOR POTENCIA DEL MOTOR

o El aire que nos rodea, siempre se encuentra a una determinada presión, la presión

atmosférica, cuyo valor es igual a 1,033Kg/cm2 (1 atm). Puede incrementar la potencia y el par motor de un Diesel en un 35% por encima de la versión convencional

o Durante la carrera de admisión, el cilindro se llena de aire hasta el momento en que su presión interna iguala o se aproxima a la presión exterior

o Si la presión exterior es mayor que la presión atmosférica, el cilindro se llena de aire a una presión más elevada. Esto se denomina sobrealimentación de aire.

VENTAJAS DE SOBREALIMENTADORES

Son las siguientes:

- Este grupo de compresores reúne bastantes ventajas con respecto a otros sistemas, en el sentido de que, al hallarse directamente accionado por el motor consigue en su giro una progresividad similar a la que el motor va adquiriendo de modo que la mayor presencia de aire se va produciendo a medida que el motor gira a mayor régimen. En estas condiciones, la aceleración se produce con vigor y sin vacilaciones, tal como vimos no ocurre con los turbocompresores no ayudados por válvulas.

- De una colocación en el colector de admisión menos comprometida que el turbo, por el hecho de no producir una exagerada cantidad de calor

- Mejor llenado de los cilindros.

- Reducción del ruido del motor

- Rendimiento constante, a regímenes elevados de velocidad.

- Menor consumo de combustible en relación con la potencia.

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- Aumento del torque y la potencia.

- Disminución de los gases de escape.

- Disminución de denotaciones por el escape.

- Dimensiones más reducidas, en relación con la potencia.

DESVENTAJAS DE SOBREALIMETADORES

- Podemos citar, en primer lugar, su mayor coste de construcción, que es muy considerable

- También su mayor peso que, con respecto al turbo puede llegar de ser casi cuatro veces más.

- Unamos además a esto la dificultad de encontrar una posición adecuada para las poleas exteriores del compresor con respecto a las formas del motor que le pueden suministrar movimiento de cierta potencia( un compresor volumétrico Roots, para obtener una sobrepresión de 1,60 bar a 7,000 RPM puede consumir alrededor de 10 Kw. de potencia), y tendremos con ello un bosquejo bastante aproximado de lo que son este tipo de compresores.

- Su mantenimiento es de mayor costo, requiere aceites de mayor calidad

- Los motores turboalimentados requieren mejores materiales y sistemas de lubricación y refrigeración más eficientes

El turbo del futuro.

Una de las mejoras más necesarias en los motores turboalimentados tiene que ver con su prestación a bajo régimen. Avances en este apartado implican una mejora en la prestación de la turbina, junto a mayores flujos y rendimientos del compresor.

Para conseguir esto una de las últimas técnicas empleadas es la utilización de turbinas de admisión variable. Con esta técnica se mejoran tanto los valores máximos de par y potencia como la respuesta a cualquier régimen.

El peso es otro aspecto a mejorar. En sus últimos modelos, Garrett (fabricante de turbocompresores) ha llegado a reducir el peso en más del 50% de los 7 Kg. del modelo T3 a los 3 Kg. del GT12.

En los turbo para motores de gasolina otra necesidad es el aumento de la fiabilidad a alta temperatura. A plena carga se pueden pasar de 1000 ºC en la turbina y el material más habitual , denominado inconel, sufre cambios en su estructura a partir de esos grados. En el futuro se usará acero austenítico inoxidable para el envolvente, costoso en la actualidad, pero garantizado por su uso en competición.

Una de las mejoras más necesarias en los motores turboalimentados tiene que ver con su prestación a bajo régimen. Avances en este apartado implican una mejora en la prestación de la turbina, junto a mayores flujos y rendimientos del compresor.

Para conseguir esto una de las últimas técnicas empleadas es la utilización de turbinas de admisión variable. Con esta técnica se mejoran tanto los valores máximos de par y potencia como la respuesta a cualquier régimen.

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El peso es otro aspecto a mejorar. En sus últimos modelos, Garrett (fabricante de turbocompresores) ha llegado a reducir el peso en más del 50% de los 7 Kg. del modelo T3 a los 3 Kg. del GT12.

En los turbo para motores de gasolina otra necesidad es el aumento de la fiabilidad a alta temperatura. A plena carga se pueden pasar de 1000 ºC en la turbina y el material más habitual, denominado inconel, sufre cambios en su estructura a partir de esos grados. En el futuro se usará acero austenítico inoxidable para el envolvente, costoso en la actualidad, pero garantizado por su uso en competición

2.5.2.3 CAMBIADORES DE LA ONDA DE PRESIÓN (SOBREALIMENTADORES)

o Es un caso típico de estos sobrealimentadores, el llamado Comprex, que describiremos a continuación y que pertenece a esta familia de sobrealimentadores.

o Los cambiadores de la onda de presión trabajan contrariamente al turbo. Funcionan transmitiendo al aire de alimentación los residuos de energía de presión contenidos en los gases de escape. Sustancialmente el proceso de compresión que se produce en las celdas del rotor (permanentemente accionado en uno de sus extremos) al ambiente de altas y bajas presiones respectivamente del aire y del gas, puede ser considerado como un émbolo fluido que comprime la carga de aire presente en cada celda. En efecto, este émbolo fluido está constituido por la onda de presión que se propaga a la velocidad del sonido, garantizando, dentro de un amplio campo de funcionamiento, la separación del gas de escape y el aire de alimentación del motor. Este sistema sobre el que se está experimentando con notable éxito.

o

Fig. 2.55 Tipo de compresor l lamado cambiador de onda de presión, o

más corr ientemente Comprex

Turbocompresores de tipo axial.

Los turbocompresores axiales funcionan como los ventiladores del mismo tipo, pero normalmente están construidos de varias etapas. Cada corona de álabes fijos juega el papel de difusor para el rotor precedente y de distribuidor para el siguiente. Su constitución general nos recuerda la turbina a reacción.

El porcentaje de compresión por etapa es sensiblemente más bajo que el correspondiente a un compresor centrífugo. Con una velocidad circunferencial de 200 a 250 m/s se puede obtener, para el aire, una relación de compresión de 1,08 por rotor, aproximadamente.

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El sistema intercooler, consiste en un intercambiador de calor en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor para enfriarlo antes de introducirlo en los cilindros del motor.

Al enfriar el aire disminuye la densidad de éste por lo que para el mismo volumen de los cilindros se puede introducir mayor masa de aire y así mejorar el rendimiento del motor.

Para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir de intercambiadores de calor (intercooler). El intercooler es un radiador que es enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto se trata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de refrigeración del motor que se trataría de un intercambiador agua/aire. Con el intercooler (se consigue refrigerar el aire aproximadamente un 40% desde 100°-105° hasta 60°- 65°). El resultado es una notable mejora de la potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire (aproximadamente del 25% al 30%). Además se reduce el consumo y la contaminación.

2.6 ALGUNAS REFLEXIONES SOBRE EL MANTENIMIENTO BATERIA. La batería debe de estar completamente cargada, y proporcionar suficiente fuerza, para la marcha del motor, La mayoría de sistemas electrónicos requieren de por lo menos 10 voltios para fin de que el sistema trabaje adecuadamente, si el voltaje es bajo, cargar o cambiar la batería antes de continuar

OPERACION DE LA MARCHA. Algunos sistemas de marcha, contienen un sw para que si algunas condiciones no son alcanzadas, evitar dar marca al motor. Esto incluye switches de neutral, que previenen la marcha en una transmisión automática que esté en cambio, y en el pedal del clutch si es estándar.

CONDICIONES MECANICAS. Hacer una prueba de compresión o una prueba de balance, si es posible, para checar la operación básica del motor. Usa un medidor de vacío con el motor dando marcha y encendido. Esto puede a veces ayudar a saber si el sistema de escape no está tapado, revisa el nivel de aceite y la condición del mismo, revisar la válvula PCV.

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La estrategia de funcionamiento, a veces puede enmascarar problemas de conducción en algunos sistemas marginales, ahora, un problema mecánico resultara en una ineficiente combustión y una elevada cantidad de emisiones contaminantes. CALIDAD DEL CONBUSTIBLE.

Revisa por cualquier contaminación de la gasolina, comunes contaminantes son: agua, polvo, diesel, otros, que afectarán el funcionamiento del motor, incrementando las emisiones, y llevarnos a fallas o daños al motor o el sistema de envío de gasolina. SISTEMAS DE IGNICION.

Pruebas de osciloscopio son necesarias para evaluar la operación adecuada del sistema de ignición, con un envase atomizador, rocía de agua los cables de bujías, la tapa del distribuidor y al bobina de ignición, esto es una manera muy eficaz y rápida de detectar que en estos componentes salte chispa (arcing), aunque la mejor manera de hacerlo es en un osciloscopio. TIEMPO DE IGNICION.

Como el avance es controlado por la computadora en la mayoría de sistemas modernos, el tiempo base deberá estar ajustado manualmente, en todos, los sistemas, (excepto en aquellos en que carezca de distribuidor ( DIS ), procedimientos para ajustar el tiempo base pueden variar, consulta las especificaciones de ese vehiculo en particular, y sigue las indicaciones exactamente. AVANCE ELECTRONICO.

En modelos recientes, el tiempo de ignición debe de avanzar cuando se acelera el motor, en park o neutral, en algunos modelos, la computadora evita el avance si la transmisión no está en cambio, o hasta que el vehículo alcance cierta velocidad, si ves que no tienes avance, revisa la información relativa a ese vehiculo para ver las instrucciones del fabricante.

SISTEMA DE ADMICION DE AIRE. Un motor electrónicamente controlado, puede sufrir problemas desde no suficiente aire o demasiada entrada de aire, un filtro de aire tapado puede causar una condición rica en gasolina, esto es una condición muy común en motores con carburador, ahora, la mayoría de motores “fuel injection”, el sistema puede compensar en menor o mayor grado, el envío de gasolina, dependiendo del sistema. MARCHA MINIMA. En la mayoría de sistemas modernos, la marcha mínima es controlada por la computadora, revisa que el sistema de la computadora la esté controlando correctamente, las fugas de vacío, pueden causar un funcionamiento defectuoso o marcha mínima muy alta, que esté fuera del control de la computadora, inyectores tapados, también pueden causar falla en marcha mínima. La computadora debe de controlar una marcha mínima suave, también cuando se prende el aire acondicionado, checa el sensor de la garganta ―TPS‖, la señal de este sensor es parte del funcionamiento (muy importante) de la marcha mínima, probar y hacer los ajustes necesarios. CONTROL DE MARHA MINIMA EN VEHICULOS DE INJECCION ELECTRONICA. La especificación de marcha mínima, para un vehiculo en particular, es especificada por el fabricante, esto también es llamado ocasionalmente ―minimum air rate‖, el procedimiento para

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checar y ajustar la marcha mínima varían, (algunos sistemas no tienen ajustes), según el vehículo, siempre checa por las indicaciones del fabricante, y síguelas exactamente, una marcha mínima desajustada puede resultar en una señal incorrecta del TPS y causar problemas de conducción. Una entrada de aire (throttle body) sucia o con depósitos de carbón, provoca que el plato de la garganta no siente bien y la señal de retorno será diferente a la real, y en respuesta, la computadora cambiará el envío de gasolina, llevando a una serie de problemas de conducción como, una marcha mínima irregular, que se apague en la desaceleración y vacilación de aceleración.

EMISIONES DE ESCAPE. Checando las emisiones del escape, con un analizador de gases, es a veces un importante paso para resolver un problema de conducción, y es esencial si el vehículo a fallado una prueba de emisiones, al menos checa las emisiones de HC y CO para poder interpretar los resultados y su origen. Después de completar tus inspecciones básicas, y eliminar cualquier problema, el siguiente paso es prepararnos para checar el sistema. PREPARANDO EL MOTOR PARA EL DIAGNOSTICO. Un diagnostico a través del sistema electrónico, el motor deberá de estar caliente, a su rango de temperatura de operación normal, ahora, algunas pruebas iniciales pueden ser con la máquina fría, pero teniendo esto en consideración, para poder interpretar el diagnóstico, como por ejemplo un problema de ―no encendido‖, esto es un buen ejemplo de diagnostico con el motor en frío. Muchos problemas de conducción y almacenamiento de códigos, son en un motor caliente, con la estrategia de operación en closed-loop, (un poco adelante explicaremos esta operación), una prueba básica en un sistema electrónico, es verificar que el sistema pase a closed-loop. DIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL. Cuando evaluemos el sistema de control, en importante probar desde lo general, a lo específico, si miras de inmediato que un circuito de control es la causa del problema, repáralo, también debes de buscar por otros problemas, como gasolina, ignición, sistemas de emisión. La inspección básica, descrita en la sección anterior, comienza con pruebas generales, checando el sistema electrónico, también comienza con un chequeo general del sistema electrónico, para poder triangular el problema. Vehículos de reciente modelo, con sistemas electrónicos, tienen la habilidad de almacenar códigos de falla, codificados electrónicamente, siempre que una falla ocurre, en un circuito controlado y monitoreado, lo podemos saber extrallendo códigos de falla o ―trouble codes‖, que nos proveen de una ayuda muy valiosa. DIAGNOSTICO DE CODIGOS DE FALLA. El diagnostico de códigos de falla, monitorea importantes circuitos de la computadora, siempre que la ignición es abierta, o el motor está encendido, si cualquiera de los circuitos monitoreados está abierto, aterrizado, o está fuera de rango, el resultado es un alto o bajo voltaje, o un valor de frecuencia en el circuito afectado, que hace que la computadora almacene un código de falla asociado a la falla, (un código describe problemas sobre el circuito, no en un componente en particular dentro del circuito.

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Todos los vehículos con control electrónico, son requeridos a tener un indicador de mal función (MIL), en el tablero de instrumentos, esta luz puede decir ―CHECK ENGINE‖ , ―SERVICE ENGINE SOON‖, ―POWER LOOS’, en estos términos, la computadora nos indica una falla en un circuito monitoreado

Si la luz indicadora se mantiene iluminada, después de encender el motor, una falla está presente, la computadora usualmente pasa a ―back up‖, ―limp-mode‖, o manejo de efecto de falla, lo que quiere decir, que la computadora suple el valor del circuito afectado, para que el vehiculo se mantenga mas o menos de manera de poder manejar, hasta llevarlo a servicio, algo así como ―de emergencia‖. La luz se mantendrá encendida mientras la falla esté presente, si el circuito regresa a una situación normal, la luz se apagará pero se mantendrá en la memoria un código de falla. CHECANDO LA FUNCION DE “MIL”. Si la luz ―MIL‖ no se ilumina cuando la ignición es abierta, la computadora probablemente no pase a modo de diagnóstico. El problema puede ser tan simple como el foco fundido, o puede ser una falla del circuito, o puede ser un problema interno de la computadora, comienza checando el foco, después prueba el circuito checando corriente y tierra. Si la ―MIL‖se mantiene encendida después de que el motor es puesto en marcha, es un indicativo de que un problema existe y un código de falla a sido almacenado. Si después la luz se apaga, otro problema provocó la falla, pero el código quedó en la memoria pero no enciende la luz del todo, los códigos de falla varían según el fabricante, consultar la información del vehiculo

OPERACION DE “MIL” La luz indicadora de falla ―MIL‖, se ilumina cuando la ignición es abierta, la computadora apaga esta luz tan pronto como la máquina enciende y recibe todas las señales del motor, y que estén funcionando en forma adecuada, si la luz se mantiene encendida, es porque la computadora a detectado un problema y no puede apagar la luz debido a un circuito interno o externo que este funcionando mal.

CHECANDO EL VOLTAGE DEL CONECTOR DE DIAGNOSTICO “DATA LINK”. Si la luz MIL no prende con la ignición abierta, o no pasa a modo de diagnostico, tienes que checar algunos voltajes en el conector de diagnostico ―DATA LINK‖, la mayoría de conectores de data link tienen una conexión a tierra, que es usada para una o más pruebas. En un conector OBD-II de 16 pines, la tierra del motor es el pin # 4 y la señal de tierra es el pin # 5, otros conectores de data link, no tienen asignados un número especifico de pin, varían de fabricante a fabricante, para esto checa la información del vehiculo en particular, checa por continuidad la conexión de tierra con un voltímetro o un ohmímetro.

Alta resistencia o un circuito abierto, pueden mantener a la computadora fuera de ―modo de diagnostico‖ y puede llevarnos a otros problemas. Los demás pines del data link pueden tener otros niveles de voltaje aplicados a ellos en diferentes momentos, algunos pueden tener corriente, bajo ciertas circunstancias, otros pueden tener 5 voltios, 7 voltios, o un voltaje variable aplicado para pruebas especificas. CHECANDO LOS CODIGOS EN LA MEMORIA. Una vez que todas las pruebas preliminares fueron hechas, checa por códigos de falla

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almacenados en la memoria de la computadora, para tener acceso, al sistema se tiene que poner en modo de diagnóstico. Los procedimientos para entrar varían de fabricante y sistema. La mayoría de los sistemas enseñan los códigos en series de relámpagos en la luz ‖MIL‖, o en una pantalla de scaner. Cuando la computadora reconoce una señal o una condición que está ausente o fuera de rango, un código de falla es almacenado en la memoria de la computadora, un diagnóstico de falla en código, nos puede indicar un problema en un circuito en particular o en un sub-sistema. Ahora, el diagnóstico no nos revela la falla exacta del problema, checando códigos nos puede dirigir a donde debemos de empezar. En general, los códigos de falla están en dos categorías: aquellos que nos indican que una falla está presente en este momento, y aquellas que nos indican que la falla es intermitente o que estuvo presente en el pasado y que ya no está más, a estos tipos de código se les denomina ―HARD CODES‖ y ―SOFT CODES‖. HARD CODES. Un ―hard code‖, código constante, indica que una falla está presente en el momento de la prueba, y se mantiene constante en el sistema, hasta que la causa es reparada, si tu cierras la llave y borras la memoria de la computadora un ―hard code‖ reaparecerá de nuevo inmediatamente, porque el problema que genera el código todavía existe en el sistema, este tipo de código es de los que requieren de una atención inmediata. Estos, son problemas de prioridad, que deben de ser reparados primero, antes de seguir con la reparación de otros códigos, un ―hard code‖ es muy fácil de detectar porque la causa que lo provoca está presente en el momento de la prueba. SOFT CODE Un ―soft code‖, código intermitente, uno que viene y se va. La computadora graba soft codes cuando este o estos ocurren, después mantiene el código en la memoria de la computadora, un código intermitente es un problema que ocurrió en el pasado, pero que no está presente en el momento de la prueba, El problema y la memoria de la falla desaparecerá si se desconecta la batería (esto borra los códigos), las condiciones de un soft code puede pasar solo en ciertas condiciones, temperatura, velocidad, carga, etc, que no se pueden recrear en el taller, para esto es necesario hacer una prueba de camino, y esto no garantiza que reaparezca, hasta cierto tiempo. Porque soft codes indican problemas intermitentes, tablas de diagnostico son de vital importancia, aunque a veces no muestran un problema inmediatamente, a veces necesita seguir especiales procedimientos para encontrar el problema eficientemente. Para encontrar problemas que causan soft codes, no desconectes o cortes conectores o sensores, hasta que los hayas checado en operación normal o checado en prueba de jaloneo suave, desconectando y reconectando un sensor, puede temporalmente resolver un problema, sin revelar la falla básica. Checando códigos en este punto, es un paso preliminar, esto no proveerá una respuesta definitiva al problema o el origen del problema. Algunos códigos que encuentres en este momento, especialmente soft codes, pueden ser borrados de la computadora para que continúes con tu diagnostico, pero toma nota de estos para referencia posterior, enseguida, enciende el motor, si es posible, para verificar que el sistema es operacional, y que la computadora está controlando las funciones del motor.

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CHECANDO LA OPERACION DE “OPEN-LOOP” Y “CLOSE-LOOP”. Todos los sistemas modernos tienen dos sistemas básicos de operación: ―Open Loop‖ y Close Loop‖, en open loop, la computadora ignora la señal del sensor de oxigeno ( O2 sensor ), y controla la medición de gasolina en base a las señales de velocidad del motor, señal de carga y temperatura y en su propia programación, en ―close loop‖, la computadora responde a las señales de condición rica o condición pobre de gasolina en base a las señales que envía el sensor de oxigeno, también en base a otras señales de otros sensores. La computadora controla el envío de gasolina para mantener la mezcla gasolina-aire en relación a los requerimientos del estado mecánico del motor. En la mayoría de las condiciones, excepto los de ―alta respuesta‖, el ratio correcto de mezcla gasolina-aire es de 14.7:1 y a esto se le llama ―mezcla estequiométrica (stoichometric)‖. Cuando un motor está frío y es encendido, este debe de empezar en ―open-loop‖ y después pasar a ―close-loop‖ tan pronto este alcance la temperatura normal de operación y el sensor de oxigeno esté lo suficiente caliente para mandar una señal confiable a la computadora, muchos sistemas tienen un contador de tiempo integrado a la computadora, que mantiene la computadora en open-loop por varios minutos, después de haber recién encendido el motor, sin importar la temperatura del motor y del sensor de oxigeno, y en adición , algunos sistemas regresan a open-loop en marcha mínima y durante aceleración máxima. Para un diagnostico exacto, se debe de conocer las características de open y close-loop de la máquina en particular en que estás trabajando. Verificando códigos de falla es básico y necesario saber en qué modo está el sistema al momento del diagnóstico, este es un punto básico en problemas de conducción. Un ―scan tool‖ (computadora de diagnostico) puede ser usada para determinar qué estrategia está usando la computadora en el control de loop, la mayoría de sistemas transmiten un parámetro digital que nos deja saber, la estrategia que en ese momento está usando la computadora en el control de loop.

Si un scan tool no es disponible, simplemente checa la señal de regreso del O2 sensor, si la señal fluctúa rápidamente arriba y abajo del rango medio de operación, (generalmente 450 milivoltios 0,45 de voltio), esto quiere decir que la señal es confiable y el sistema deberá de estar en close loop, si la señal no fluctúa cruzando el rango medio de operación, la computadora considera que la señal no es confiable y mantendrá el control en open loop. SEPARANDO HARD Y SOFT CODES. Para un diagnostico eficaz, determinar si los códigos son hard codes o soft codes, algunos sistemas especifican qué tipo de código está detectando con el scan tool, pero algunos no lo hacen. Para distinguir entre un hard code o soft code, graba todos los códigos presentes, después borra la memoria de la computadora, desconectando la batería, teniendo en cuenta que al hacerlo, todas las memorias del vehiculo también se borraran, ejemplos: el radio, los asientos electrónicos, alarmas, reloj, etc, algunos sistemas pueden ser clareados desde el scan tool, después de haber borrado la memoria de la computadora, tendremos que conducir el vehiculo en operaciones de temperatura normal, y observando la operación de ―MIL‖, si la luz se enciende de inmediato o muy pronto, un hard code es indicado, si el código tarda mucho en reaparecer o no aparece, esto es un soft code. Si determinas que un código es hard code , sigue las tablas de reparación para el código en cuestión, si determinas que un código es soft code, usa una tabla de diagnóstico para fallas intermitentes, para triangular el problema.

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Códigos de falla, deberán de ser diagnosticados y reparados en un orden básico: hard codes primero y enseguida soft codes, la mayoría de sistemas transmiten códigos en orden numérico, desde el mas bajo al mas alto, y esto es usualmente, el orden en el que deben de ser reparados, excepciones deben ser, códigos que indican problemas de comunicación o problemas internos en la computadora. Hard codes son problemas de prioridad, que deben ser reparados primero, antes de cualquier otro código.

SINTOMAS DE PROBLEMAS DE CONDUCCION. Muchos sistemas de control, producirán claros y reconocibles síntomas de conducción, pero no producirán un código, los problemas típicos de síntomas incluye:

Marcha inestable o alta marcha mínima, vacilación o jaloneo, que se apague el motor en marcha mínima, o durante la desaceleración, cascabeleo o detonación, mucho consumo de combustible

Procedimientos de prueba para estos y otros síntomas son usualmente disponibles en manuales de servicio, o en un scan tool, ahora, en orden de poder usar estos procedimientos, el síntoma deberá de ocurrir o estar presente al momento de la prueba, pruebas sintomáticas no son aplicables a problemas intermitentes. PRUEBAS DE RANGOS DE OPERACION. La señal de un sensor, puede jalar mucha corriente fuera de rango, cuando el sensor se desgasta o es muy viejo, algunos sensores pueden revelar una señal errática o un brinco de señal a un punto en el rango de señal del sensor. Una conexión floja, o corroída, de una conexión a tierra, puede forzar a un sensor a mandar una señal falsa o fuera de rango, pero a veces no lo suficiente para producir un código. Estos y similares problemas pueden definitivamente causar problemas de conducción, sin producir un código. Puedes probar la operación de muchos sensores usando las tablas de rangos de operación, proveídos por el fabricante, estas tablas listan los rangos de señal (especificaciones) de voltaje, resistencia, frecuencia, o temperatura que el sensor provee bajo condiciones variables.

CHECANDO LA INTEGRIDAD DE LA CONECCION DE TIERRA AL PCM. Usar un voltímetro digital, para checar la caída de voltaje entre el PCM y la conexión a tierra. Chequeos en la conexión a tierra del PCM y de cualquier sensor que tengamos la sospecha que nos está causando problemas, baja resistencia en las conexiones a tierra son críticas en circuitos de control electrónicos. Con la ignición abierta, la caída de voltaje en una conexión a tierra debe de ser de 0.1 de voltio o menos, la caída de voltaje a trabes de alta resistencia en serie con un sensor resulta en un incremento de señal de voltaje del sensor. Esta resistencia de tierra, puede alterar la señal de voltaje lo suficiente para causar serios problemas de conducción, por ejemplo, en un sensor TPS, que opera con una referencia de voltaje de 5 voltios, una caída de voltaje de 0.5 de voltio a trabes de la señal de tierra, equivale al 10% de error en la medición del ángulo de apertura de la garganta de la entrada de aire.

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BUSCANDO PROBLEMAS INTERMITENTES. Problemas intermitentes de conducción pueden a veces ser extremadamente difíciles de diagnosticar y reparar, si tienes suerte, el problema intermitente producirá un soft code, que nos da al menos una pista sobre el área general en que debemos de empezar, recuerda, aunque borres la memoria, el código podría no reaparecer de inmediato. Debes de tratar de simular las situaciones que causaron el problema, haz una prueba de camino para tratar de que el sistema detecte el problema, los siguientes párrafos son algunos puntos básicos que pueden ayudar en estos problemas intermitentes. TRATA DE SIMULAR EL PROBLEMA. Trata de recrear las condiciones que posibles, no siempre se pueden duplicar las condiciones exactamente, pero trata de acercarte lo más posible, es posible que tengas que dejarlo pasar hasta lograr encendido en frío. CHECA CONECTORES POR DA-OS. Algunos problemas intermitentes son causados por malas conexiones, malas conexiones provocan alta resistencia, que interrumpe las señales, desconecta las plogas e inspecciona por lo siguiente: Terminales dobladas o quebradas, Señales de corrosión, Terminales que al conectarlas se hayan recorrido hacia atrás, Cables quebrados, sueltos, corroídos cerca del conector

La mayoría de conectores en un sistemas de control, son reparables, y a veces aplicando una pequeña cantidad de limpiador en aerosol, ayudará a remover tierra, humedad, corrosión y contaminantes que afectan al la buena conexión, si el daño es mayor, cambia la conexión. Si el vehículo transmite datos de computadora en una prueba de camino o en condiciones de operación normal, conduce el vehiculo y trata de duplicar el problema. Un scan tool de calidad, nos permitirá electrónicamente, grabar la salida de información y grabarla en el momento de la falla y antes de esta, que nos permite analizar el origen del problema, un ejemplo de un scan tool de calidad que tiene esta función es el ―Scanner MT 2500‖, cuando regreses al taller, puedes analizar la información y localizar el circuito o componente que originó la falla.

Cuestionario Complementario

1.- Averigüe sobre el número de octano de la gasolina, la relación aire /combustible y los límites de inflamabilidad de la mezcla.

2.- Qué entiende por inyección de gasolina directa e indirecta? ¿Porqué se usa más la indirecta?

3.- Qué ventajas ofrece la inyección de gasolina?

4.- ¿Cómo mide el aire el K-Jetronic y cómo hace la distribución del combustible?, ¡compare con los otros sistemas!.

6.- ¿Cómo sabe si la mezcla es rica ó pobre?, describa el sensor Landa.

7.- Resuma las fallas frecuentes en el motor

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8.- Averigüe sobre los adelantos tecnológicos en los sobrealimentadores

9.- Un motor turboalimentado funcionando en ciudad es más ó menos contaminante que uno sin turbo?, qué sucede en carretera?, ¡Investigue!.

Revise bibliografía complementaria

www.rolcar.com/

www.museodelautomovil.com/

www.automecanico.com/