Indicadores de Calidad de Combustión y Gases de Escape

La calidad de la combustión se evalúa mediante la medición de varios gases:

• CO2 (Dióxido de Carbono): Indica la calidad de la combustión; a mayor concentración, mejor es la combustión.
• CO (Monóxido de Carbono): Es un indicativo directo de la riqueza de la mezcla; cuanto mayor es su presencia, la mezcla es más rica.
• Hidrocarburos (HC): Aumentan con mezclas ricas y también con mezclas muy pobres. Cuando la mezcla es muy pobre, el frente de llama es lento y parte de la gasolina sale sin quemar, terminando la combustión en el escape.
• NO (Óxidos de Nitrógeno): Se relacionan con la temperatura (aproximadamente 2000°C). Menos presencia en mezclas pobres. Si la mezcla es rica, hay menos oxígeno disponible para formarlos.

Ventana Lambda: El valor ideal actual se encuentra en $1 \pm 0.02$.

Oxígeno (O2) y Relación Lambda

La medición de O2 está directamente relacionada con la relación Lambda ($\lambda$):

• $\lambda < 1$: Mezcla Rica (poco O2).
• $\lambda > 1$: Mezcla Pobre (mucho O2).
• En condiciones estequiométricas (ideal): $\lambda \approx 1$.

Parámetros de Encendido (Bobina)

Se describen varios puntos clave en el ciclo de encendido:

1. Punto 1: Momento en que la bobina va a masa, una vez que se ha cargado.
2. Punto 2: Intercala una resistencia, lo cual variará el ciclo.
3. Punto 3: Tensión máxima alcanzada.
4. Puntos 4-5: Duración de la chispa.
5. Punto 6: Momento en que no hay suficiente tensión para que salte la chispa.

Comprobaciones del Potenciómetro (Posición de la Mariposa)

Las verificaciones incluyen:

• Positivo y negativo.
• Positivo y señal.
• Negativo y señal.
• Aislamiento a masa.
• Positivo y señal: Regulando el ancho de pulso de máximo a mínimo.
• Negativo y señal: Regulando el ancho de pulso de mínimo a máximo.

Presiones en el Sistema de Inyección

Las presiones se miden en $gr/cm^2$ (o unidades equivalentes de presión):

• Pcombustible: Presión de combustible (PfuerzaMuelle – Vacío).
• Ralentí: Casi siempre $0.5$ (unidad implícita).
• Pinyección: $P_{combustible} + Vacío$ (constante).
• Aceleración: $P_{combustible}: P_m – V$ (Presión Muelle – Vacío).

Esquema inyección (12-14): Indica el tiempo de inyección / pico de autoinducción.

Masa Táctada: Se utiliza para verificar que el circuito eléctrico está correcto.

Sensores y Actuadores Comunes

Sensor MAP (Presión Absoluta del Colector)

Es un sensor de presión atmosférica. Su señal varía típicamente de $0.3V$. Se menciona una señal de negativo de $4.8V$ cuando abre (dato que requiere contexto específico).

Amplificador de Frecuencia

Verifica la salida, transforma la corriente y debe chequearse su señal, positivo y negativo. Transforma la señal en una onda cuadrada.

Sensor Lambda (Sonda de Oxígeno)

Mide la cantidad de oxígeno que sale por el escape y está formado por dos electrodos.

Salida del Sensor Lambda

• Salida: $0V$ a $1V$ continua.
• Mezcla Pobre: $< 100mV$.
• Mezcla Rica: $> 700mV$.
• Mezcla Estequiométrica ($\lambda=1$): $450mV$.

Cableado de la Sonda Lambda (Ejemplo Típico)

• Cable 1 (Negro): Señal $0-1V$.
• Cable 2 (Negro/Gris): Masa Táctada.
• Cable 3 (Negro Señal / 2 Blancos): Calefacción.
• Cable 4 (Negro Señal / Gris Masa Táctada / 2 Blancos Calefacción): Configuración alternativa.

Comprobaciones de Tensión en Aceleración/Retención

• Tensión en aceleración: $> 750mV$.
• Tensión en retención: $< 300mV$ (valor inferido por el contexto de la comparación).

Respuesta de la UCE a la Señal Lambda

• Señal $\rightarrow$ Masa (Pobre): La UCE debe enriquecer la mezcla variando el tiempo de inyección.
• Señal $\rightarrow 1V$ (Rica): La UCE empobrece la mezcla.

Revoluciones y Volumen de Masa de Aire: Determinan la ley de inyección base y la modifican.

Sensor Hall en Inyección

Mide la tensión de la batería ($12V$ a $14V$) y proporciona una señal de referencia de $5V$.

INYECCIÓN MULTIPUNTO

Medidor de Masa de Aire (MAF) por Filamento Caliente

Su funcionamiento se basa en mantener una distancia fija de $70^{\circ}C$ entre dos resistencias. La resistencia $R_K$ mide la temperatura de entrada del aire, y la resistencia $R_S$ es calentada por la resistencia calefactora $R_H$ para que siempre marque $70^{\circ}C$ más que el aire de entrada. Cuanta más masa de aire, más se refrigera $R_S$, y $R_H$ necesita más calor (mayor consumo de corriente) para mantener la diferencia de temperatura. La diferencia de tensión necesaria para $R_H$ es mayor debido a la mayor refrigeración.

Medidor de Masa de Aire de Flujo Inverso

La resistencia calefactora se sitúa en medio de las dos resistencias de medición de temperatura. La UCE determina el sentido del aire basándose en cuál de las resistencias laterales se enfría más.

Sensor de Impacto

Cuando el vehículo recibe un impacto, este sensor se activa, cortando la corriente a la bomba de gasolina o a la UCE para prevenir incendios.

Evolución de los Sistemas de Alimentación

Carburador

Fue el primer sistema, basado en el efecto Venturi. Al descender el pistón (admisión), se crea un vacío que se canaliza hasta la mariposa del carburador. El aire que pasa por el difusor succiona gasolina del pulverizador en proporción a la cantidad de aire. Esta mezcla llega al cilindro por la válvula de admisión.

Inyección Electrónica (UCE)

Un microprocesador (Unidad Electrónica de Control – UCE) recibe información de revoluciones y cantidad de aire, calculando el tiempo de apertura de los inyectores para pulverizar la cantidad exacta de gasolina necesaria para alcanzar la relación estequiométrica (aproximadamente $1$ gramo de gasolina por cada $14.7$ gramos de aire).

La UCE también recibe información de la temperatura del aire, temperatura del motor, posición de la mariposa de gases y tensión de la batería para adaptar la mezcla a cada estado de funcionamiento del motor.

Tipos de Inyección

Por Ubicación del Pulverizado

• Inyección Directa: El inyector pulveriza el combustible directamente en el interior del cilindro.
• Inyección Indirecta: El inyector está situado en el colector de admisión, lanzando el combustible hacia la válvula de admisión.

Por Continuidad del Flujo

• Inyección Continua: El combustible fluye constantemente por el inyector mientras el motor funciona. Si la válvula de admisión está cerrada, se acumula niebla de combustible en la entrada.
• Inyección Intermitente: El combustible fluye de forma intermitente por los inyectores mientras el motor está en funcionamiento.

Por Sincronización

• Inyección Simultánea: Todos los inyectores fluyen combustible a la vez (abren y cierran simultáneamente) antes de la válvula de admisión. Usado en sistemas de inyección electrónica analógica.
• Inyección Secuencial: El inyector pulveriza el combustible justo cuando la válvula de admisión se encuentra abierta. Los inyectores fluyen uno a uno siguiendo el orden de apertura de las válvulas. En inyección directa, trabajan con la misma frecuencia pero desembocando dentro del cilindro.

Por Número de Puntos de Inyección

• Inyección Multipunto: Dispone de un inyector por cada cilindro. Puede ser directa o indirecta, continua o intermitente. Usada en motores de media y alta potencia.
• Inyección Monopunto (CIM): Dispone de un solo inyector para todos los cilindros, montado en un soporte que contiene la mayoría de los elementos del sistema (Central de Inyección Monopunto). El inyector pulveriza antes de la mariposa de gases.

Por Tipo de Señal de Control

• Inyección Analógica: La unidad de control recibe información a través de valores de tensiones variables y momentáneas (rectilíneas o sinusoidales con frecuencias variables).
• Inyección Digital: La unidad de control dispone de un convertidor analógico-digital (ADC) que transforma los parámetros analógicos de los sensores en números binarios.

Sistemas Auxiliares de Control de Emisiones

Sonda Lambda y Catalizador

El sistema incorpora una sonda lambda que analiza el oxígeno en los gases de escape e informa a la UCE sobre la riqueza de la mezcla. Esto permite regular la proporción para optimizar el uso de catalizadores de tres vías, disminuyendo el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos (HC) y los óxidos de nitrógeno (NOx) a valores prescritos por las normativas.

EGR (Recirculación de Gases de Escape)

Opera típicamente con el motor caliente, entre $1500$ y $6500$ rpm, y su apertura depende de la velocidad del vehículo.

AIR (Inyección de Aire Secundaria)

Aumenta la efectividad del catalizador durante el calentamiento del motor inyectando aire en el colector de escape (motor frío/fase de calentamiento). Comienza a cerrarse cuando se alcanza $\lambda=1$.

Componentes de Control de Régimen y Tiempo de Inyección

Sensor de Fase

Proporciona la señal necesaria para el reconocimiento de la fase del motor, suministrada por un generador de impulsos por inducción situado en el árbol de levas.

Potenciómetro de Mariposa

Informa a la UCE sobre la posición de la mariposa para realizar los programas de corte de inyección durante la deceleración.

Actuador de Ralentí

Permite a la UCE estabilizar el régimen de ralentí. Lo eleva cuando el motor está frío, al seleccionar el aire acondicionado o al accionar la servodirección.

Bomba de Combustible y Regulador de Presión

• Bomba de Combustible: Asegura la alimentación de combustible a los inyectores a una presión determinada.
• Regulador de Presión: Mantiene constante la diferencia de presión entre el circuito de combustible y el colector de admisión.

Tiempo de Inyección

La unidad de control determina el tiempo que el inyector debe permanecer abierto, oscilando este tiempo entre $0$ y $14$ microsegundos.

Medidor de Flujo (Fluido Metro)

Permite a la UCE calcular el tiempo de apertura del inyector para pulverizar el gramo de gasolina por cada $14.7$ gramos de aire.

Sensor de Presión Absoluta

Mide el aire admitido a través de la depresión existente en el colector de admisión.