Sensores y actuadores en el sistema de inyección electrónica

La automatización se ha ido estableciendo en el automóvil, ahora es posible controlar diferentes variables a través del sistema electrónico. Tal es el caso de la alimentación de combustible, que ha evolucionado del funcionamiento mecánico (carburador), a los sistemas de inyección electrónica de combustible.

En esta oportunidad vamos a hablar acerca de la gestión electrónica del motor. Para comenzar partimos  del concepto de sensor y actuador, luego identificamos los diferentes sensores que forman parte del sistema de inyección. Los sensores varían dependiendo del sistema de inyección,  es posible que algunos estén presentes en todos los sistemas y otros no.

Gestión electrónica del motor

El sistema de inyección electrónica en el automóvil es el encargado de administrar la dosificación de combustible. Está provisto de diferentes elementos para cumplir su función. El sistema de inyección utiliza las señales obtenidas por los sensores, las compara con los parámetros de la ECU (Unidad Central Electrónica) y las controla a través de los actuadores.

¿Qué es un sensor?

Un sensor es un dispositivo que se encarga de detectar magnitudes físicas o químicas, denominadas variables de instrumentación, las cuales pueden ser transformadas en señales eléctricas. Algunas de estas variables pueden ser: temperatura, presión, humedad, movimiento, entre otras.

Sensores

Sensor de presión del aire de admisión (MAP-Manifold Absolute Presion)

Proporciona una señal que es proporcional a la presión existente en la tubería de admisión respecto a la presión atmosférica, midiendo la presión absoluta existente en el colector de admisión.

Sensor de posición de mariposa (TPS-Throttle Position Sensor)

Está ubicado sobre la mariposa, y en algunos casos del sistema mono punto se encuentra en el cuerpo de la mariposa (unidad central de inyección). Su función radica en registrar la posición de la mariposa -remplaza el venturi del carburador- enviando la información hacia la unidad de control.

Sensor de oxígeno (Sonda Lambda)

Este sensor mide el oxigeno de los gases de combustión con  respecto al oxígeno atmosférico. Gracias a éste la unidad de control puede regular con mayor precisión la cantidad de aire y combustible hasta llegar a la relación 14,7 a 1 (Lambda), de esta forma contribuye a que la mezcla sea homogénea, se genere una combustión completa y se reduzcan los gases contaminantes.

Sensor HALL del distribuidor

Este sensor es el encargado de proveer información acerca de las revoluciones del motor y posición de los pistones, sincronizando así la chispa producida en las bujías.

Sensor de detonación (KS)

El sensor de detonación está ubicado en el bloque del motor. Se trata de un generador de voltaje que tiene como objetivo recibir y controlar las vibraciones anormales producidas por el pistoneo o cascabeleo, transformando estas oscilaciones en una tensión de corriente que aumenta de forma progresiva con la detonación.

Sensor de temperatura del motor

El objetivo del sensor es conocer la temperatura del motor, lo hace a partir de la temperatura del líquido refrigerante, enviando una señal a la ECU para que regule la mezcla y el tiempo de encendido del combustible.

Sensor de temperatura del aire (IAT-Intake Air Temperature)

Como su nombre lo dice mide la temperatura del aire. Con esta señal la ECU puede ajustar la mezcla con mayor precisión, si bien este sensor no tiene incidencia en la realización de la mezcla, su mal funcionamiento acarreafallas en el motor.

Sensor de flujo de aire (MAF-Mass Air Flow)

Está ubicado entre el filtro de aire y la mariposa. La función de este sensor radica en medir la corriente de aire aspirado que ingresa al motor.Su funcionamiento se basa en una resistencia conocida como hilo caliente, la cual recibe un voltaje constante, llegando a una temperatura de aproximadamente 200°C con el motor en funcionamiento. Mediante la información que este sensor y otros factores como la humedad del aire se puede determinar la cantidad de aire.

¿Qué es un actuador?

Es un mecanismo electromecánico cuya función es proporcionar un movimiento o actuar sobre otro elemento mecánico. El movimiento o la fuerza generada por el actuador puede ser: Presión neumática, presión hidráulica y fuerza eléctrica motriz. Dependiendo de su fuente se puede denominar de esta misma forma: neumático, hidráulico o eléctrico.

Actuadores

Relé de la bomba

El relé de la bomba de combustible envía una señal al interruptor de encendido, que a su vez envía una señal a la bomba de combustible para que se encienda.

La bomba

Es un dispositivo que le entrega al fluido o combustible la energía necesaria para desplazarse a través del carburador o inyector para luego entrar en la válvula de admisión donde posteriormente pasa al cilindro.

Inyector o inyectores

El inyector es el elemento encargado de pulverizar la gasolina procedente de la línea de presión dentro del conducto de admisión. Es una electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona.

Válvula del canister

La válvula de purga del canister forma parte del sistema de control de emisiones. Los vapores de gasolina del tanque de gasolina que se almacena en el filtro de absorción de carbono son transportados al motor a través de esta válvula de solenoide.

Modulo de encendido

El módulo de encendido cumple la función de activar y desactivar el flujo de corriente en el embobinado primario, con base en la señal de tiempo de encendido proveniente de la ECU.

Motor paso a paso

Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares. Es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. En un motor de inyección controla la entrada de aire en mínima.

Válvula IAC (Idle Air Control)

El sensor IAC ó válvula IAC juega un papel fundamental en la regulación de las revoluciones del motor en ralentí, al administrar y regular el ingreso de aire hacia las cámaras de combustión.

En conclusión la función principal del sistema de gestión electrónica del motor es la de regular el consumo de combustible y ejercer un control sobre las emisiones contaminantes. Para lograrlo se vale de los sensores y actuadores que desarrollamos en el artículo.

¿Cómo se lleva a cabo la inyección electrónica en un vehículo?

La inyección electrónica se lleva a cabo mediante el monitoreo de varios parámetros de funcionamiento del motor como por ejemplo, el caudal de aire que entra, el régimen del motor, entre otros. Además, se debe suministrar el combustible a presión a través de los inyectores (aprox 300kpa) lo cual se logra con la bomba eléctrica situada en el deposito del combustible.

Así pues, también se toma la temperatura del aire ambiental que entra al motor, y la temperatura del refrigerante, los datos del sensor MAP  en vehículos con turbo, la posición de la mariposa y también las lecturas de la sonda Lambda para poder controlar la inyección del combustible, la cual se realiza a través de los inyectores. La computadora (ECU) del vehículo siempre buscará mantener una relación estequiométrica aire-combustible de 14.7:1 es decir, 14,7 partes de oxigeno por cada parte de combustible.

Tipos de sistemas de inyección electrónica

Los sistemas de inyección electrónica pueden clasificarse según diferentes criterios. Dependiendo del número de boquillas, puede tratarse de un sistema monopunto, en el que una boquilla es responsable de todos los cilindros, o de un sistema multipunto, en el que una boquilla es responsable de cada cilindro.

Dependiendo de la posición de estos inyectores, el combustible se inyecta de forma directa o indirecta, en el primer caso, el combustible se inyecta en la cámara de combustión, en el segundo caso en el colector o en el colector de admisión.

En los motores diésel, la inyección indirecta es cuando el combustible se inyecta en una cámara de precombustión conectada a la cámara de combustión o cámara principal, que en los motores de inyección directa suele estar situada en el interior de los pistones. La inyección Common Rail reduce el consumo de combustible y mejora la combustión, reduciendo las emisiones de escape.

También, se puede hablar de sistemas de inyección continua o intermitente, este último es el más utilizado porque reduce el consumo de combustible.

Historia de la inyección electrónica

Si nos remontamos en la historia, tenemos que volver a 1858, cuando el concepto de inyector nació de la invención del francés Henri Giffard, que buscaba una solución para bombear agua en las calderas de vapor. Se puede decir que este fue el punto de partida. A lo largo de los años, surgieron varios inventos, que se mejoraron mediante pruebas y desarrollos continuos, añadiendo componentes o contemplando el concepto desde un ángulo diferente.

Un viaje al pasado nos lleva a 1939, cuando Mercedes-Benz experimentó con lo que ya se había realizado y empezó a trabajar con una bomba de gasóleo Bosch, filtros de combustible modificados y un diseño de inyectores revisado. No fue hasta 1946 que el sistema prototipo fue probado y mejorado continuamente por Bosch. En aquel momento, este tipo de sistema de combustible no era nada fácil de usar.

En 1959, empezaron con prototipos terminados. Se trata de sistemas de inyección para un motor de cuatro cilindros y cuatro tiempos con 16 válvulas.

Sólo en 1967 estuvieron listos para la producción en serie. Ese mismo año se introdujo el primer sistema de inyección electrónica con bomba de combustible eléctrica en el Volkswagen 1600 Tipo 3. Este modelo contaba con un motor de caja de 4 cilindros refrigerado (con disposición de los cilindros en sentido contrario).

El sistema de inyección se llamaba Bosch D-Jetronic y, por primera vez, la mezcla de aire y combustible era calculada por la ECU u ordenador. La tecnología era muy avanzada para el año en que se introdujo y no fue hasta la década de 1990 cuando se convirtió en un "must" para mejorar el rendimiento y, por tanto, se generalizó. Esto marco el fin del carburador en la producción automovilística.

Bosch desarrolló un componente que integra un filtro de combustible, una bomba eléctrica, un regulador de presión y un sensor de nivel de combustible. Los antiguos sistemas, que incluían un circuito que introducía gasolina en los cilindros para provocar una explosión en la cámara de combustión, han sido desechados.

Los sistemas modernos de inyección de combustible funcionan de la misma manera, pero con una precisión mucho mayor y a presiones más altas. Gracias a la electrónica moderna, las ventajas del sistema de inyección de combustible son innegables. Al mismo tiempo, gracias a los ordenadores, sensores y actuadores que han salido al mercado para sustituir al carburador y dar paso a este sistema, se ha producido una revolución que permite una dosificación precisa del combustible. La eliminación del carburador también ha llevado a modificar el colector de admisión para mejorar el flujo de aire, lo que optimiza el suministro de aire al motor y permite un mejor llenado de los cilindros.

Comentar

17 Opiniones
  1. oscar blandon giraldo Dice:

    muy agradecido con la informacion,de verdad que me vale mucho para mis estudios y mas aun cuando apenas estoy comenzando en el maravilloso mundo de la electronica del automovil.Dios os bendiga y gracias.

    Responder
    • Hector el colocho Dice:

      Exelente material mil gracias

      Responder
  2. Dcamacho Dice:

    Muy buen material y claro, mis felicitaciones

    Responder
    • Ibarguen dualverth Dice:

      Muy buen material

      Responder
  3. Ale Dice:

    Buen material

    Responder
  4. afredo solano Dice:

    gracias buena informacion.

    Responder
  5. Claudio Dice:

    Muy buen material me encantó re fácil de entender y didáctico muchas gracias saludos

    Responder
  6. David r Dice:

    Gracias por la informacion,muy completa,tengo una falla de arranque en mi auto por las mañanas tarda mucho en aarrancar despues funciona bien, hasta que pasan varias horas parado y hace lo mismo,ya caliente arranca muy bien, ya cambie bomba de gasolina y sensores Iac y Map, pero sigue la falla, si me da alguna idea de que pudiera ser se lo agradeceria mucho, saludos

    Responder
  7. inogua Dice:

    se puede deber a que el sistema hidráulico de combustible se vacia y hasta que el carga nuevamente funciona normal pero cada periodo de quietud te va hacer lo mismo por eso te recomiendo que revises todo el sistema de combustible puede tener una mínima fuga insignificante pero es la que te lo causa tu problema..
    y revisa el regulador de precion

    Responder
  8. Matias Dice:

    Hola, alguien sabe si los actuadores y los sensores trabajan con los mismos valores de voltaje? Gracias.

    Responder
    • Jorge Dice:

      No los sensores trabajan con un voltage que envia la ecu de 4.5 voltios y los actuadores si trabajan a 12 voltios

      Responder
  9. billy gutierrez Dice:

    me parecio muy bueno el articulo que nos ofrecieron es de gran utilidad para mis estudios de mecanica automotriz se despejo mi duda de lo que es un actuador y un sensor gracias y estamos en contacto

    Responder
  10. Jesus machado Dice:

    Buen material me sirvió de mucha ayuda gracias

    Responder
  11. Gustavo Dice:

    En ruta a velocidad de 90 comenzó revolucionar más, vaje la velocida y seguía igual hasta que a una velocidad constante de 60 km el reloj de revoluciones se quedó a 2000 rpm.
    Al otro día, revolucionaba mas, pero sin potencia. Cambiaron el sensor MAP y TPS, pero sin cambios al andar, cada vez avanza menos pero revoluciona mas.
    Agradezco infinitamente aporten su opinion y a los que puedan aportar con sus respueatas. Saludos Cordiales

    Responder
  12. Gustavo Dice:

    En ruta a velocidad de 90 comenzó revolucionar más, luego baje la velocida y seguía igual hasta que a una velocidad constante de 60 km el reloj de revoluciones se quedó a 2000 rpm.
    Al otro día, revolucionaba mas, pero avanzaba sin potencia. Cambiaron el sensor MAP y TPS, pero sin mejorías al andar, cada vez avanza menos pero revoluciona mas.
    Agradezco infinitamente sus opiniones y a los que puedan aportar con sus respuestas. Saludos Cordiales

    Responder
  13. jorge armando Dice:

    tengo una pregunta La función del sistema de control electrónico del motor es monitorear el buen funcionamiento del motor. ¿Qué acciones se realizan cuando un sensor no está enviando información o un actuador no está respondiendo?

    Responder
  14. Marcos_UY Dice:

    Hola Tengo un Chevrolet Matiz 1.0 (Spark), con el siguiente problema, el ralenti esta bien, pero cuando acelero por encima de las 1000 rpm, la marcha se hace inestable, luego de las 2000 rpm ya no se nota, tambien demora algo en bajas las revoluciones al acelerar, cambie cuerpo de aceleracion, valvula de canister, PCV, MAP, Sensor de temp de aire, filtros, bomba de nafta completa, cañerias de vacio, reinicie ECU y Cuerpo de aceleracion, y sigue el problema. Agradeceria alguna pista al respecto, gracias

    Responder

Este sitio web utiliza cookies propias y de terceros para ofrecer un mejor servicio. Al seguir navegando acepta su uso.