Tecnologías de Inyección y Sensores en Motores Automotrices

Sistemas de Inyección de Combustible

Inyección Indirecta

Mejora la dosificación del combustible mediante la medición del aire de entrada a los cilindros.

• Modelos:
  • Motronic: Integra inyección y encendido en la Unidad de Control Electrónica (UCE).
  • Jetronic: Sistema de inyección sin control de encendido.
• Tipos de Conexiones:
  • Simultánea: Todos los inyectores operan en paralelo, inyectando combustible al mismo tiempo.
  • Semisecuencial: Los inyectores se agrupan en dos pares paralelos, inyectando de forma escalonada.
  • Secuencial: Los positivos de los inyectores están unidos, pero los negativos son individuales, permitiendo una inyección precisa para cada cilindro.

Inyección Directa

Ofrece beneficios significativos como la reducción del consumo de combustible, una menor emisión de gases contaminantes y un mayor rendimiento térmico.

• Modelos: Generalmente identificados como Motronic + número de modelo, integrando inyección y encendido en la UCE.

Inyección Monopunto

Un sistema donde un único inyector suministra combustible a todos los cilindros. Sus componentes clave incluyen:

• Potenciómetro de mariposa
• Motor de mando de ralentí
• Sonda de temperatura de aire
• Inyector
• Regulador de presión de gasolina
• Cuerpo de mariposa
• Toma de aire (incluyendo conexión para cánister y sensor MAP)
• Toma de gasolina (alimentación)
• Toma de gasolina (retorno)

Componentes Clave del Sistema de Combustible y Motor

Regulador de Presión

La bomba de combustible suministra entre 5.4 y 6 bar de presión. El regulador ajusta esta presión en la rampa de inyectores:

• Sin vacío (máxima potencia): Tarado a 3 bar.
• Con vacío (ralentí): Tarado a 2.5 bar.

Cuanto mayor es el vacío en el colector de admisión, menor es la presión en la rampa de inyectores, lo que resulta en una menor inyección de combustible. Un fallo en este componente puede aumentar significativamente el consumo.

Interruptor de Mariposa

Es fundamental para el corte de inyección por desaceleración. Cuando el motor supera las 1500 rpm y el interruptor de ralentí está cerrado, los inyectores dejan de suministrar gasolina.

• Ralentí: Contactos 1 y 2 cerrados.
• Pedal a fondo: Contactos 2 y 3 cerrados.

Sensores de Temperatura (NTC y PTC)

Estos sensores miden la temperatura basándose en su resistencia:

• NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): A mayor temperatura, menor resistencia.
• PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): A mayor temperatura, mayor resistencia.

Caudalímetro

Se encarga de medir la cantidad de aire aspirado por el motor, lo que permite a la UCE calcular la dosificación exacta de combustible necesaria para la inyección.

Medidores de Masa de Aire

• HLM (Hilo Caliente): Considerado superior por su sistema de limpieza pirolítica, donde el hilo se calienta al rojo vivo para eliminar residuos, prolongando su vida útil.
• HFM (Película Caliente): Utiliza una película calentada para medir el flujo de aire.

Sensor MAP (Manifold Absolute Pressure)

• Si se utiliza junto con un medidor de masa, el MAP se emplea para el control del encendido.
• Si es el único sensor de presión, mide la presión absoluta en el colector de admisión para calcular la carga del motor.

Sensor de Árbol de Levas

Es un sensor de efecto Hall que detecta la posición del árbol de levas, permitiendo un arranque rápido y una sincronización precisa del motor.

Motor Paso a Paso

Regula el régimen de ralentí del motor, ajustando el flujo de aire para mantener una velocidad constante cuando el vehículo está detenido.

Tipos de Mezcla en la Combustión

Homogéneo Pobre

Se inyecta una cantidad muy reducida de combustible en la mezcla aire-combustible.

Homogéneo Rico

La gasolina se inyecta en el momento de admisión dentro del cilindro. Se añade una pequeña cantidad adicional durante la compresión, lo que provoca la explosión.

Estratificado

El aire entra en la cámara de combustión, donde su presión disminuye. Luego, se comprime y calienta. Se inyecta una pequeña cantidad de combustible en una zona específica, creando una mezcla rica localizada que se enciende y propaga la combustión.

Sistemas de Control de Emisiones

Válvula EGR (Recirculación de Gases de Escape)

Recircula una porción de los gases de escape a la admisión para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx).

Sonda Lambda (Sensor de Oxígeno)

Mide la cantidad de oxígeno en los gases de escape para ajustar la mezcla aire-combustible y optimizar la combustión.

• Temperatura de trabajo: Comienza a medir entre 300°C y 400°C.
• Funcionamiento óptimo: Alcanza su máxima eficiencia a 900°C.

Tipos de Sondas Lambda

• No Precalentadas: Ubicadas cerca del colector de escape, con un solo cable eléctrico. Dependen del calor de los gases de escape para alcanzar su temperatura de funcionamiento.
• Precalentadas: Se encuentran a la entrada del catalizador y alcanzan su temperatura de operación más rápidamente gracias a un elemento calefactor.
  • 3 cables: Dos cables (blanco) para la calefacción (+ y -) y uno (negro) para la señal.
  • 4 cables: Dos cables (blanco) para la calefacción, uno (gris) para la masa y uno (negro) para la señal.
  • 5 cables: Sondas de banda ancha (LSU).

Sonda Lambda LSU (Banda Ancha)

Es una sonda moderna de banda ancha con características avanzadas:

• Comunicación muy rápida.
• Trabaja a menor temperatura, lo que permite un funcionamiento más temprano.
• Opera con miliamperios (mA).
• Corrige la mezcla de forma instantánea.
• Dispone de 6 terminales.

Síntomas de Sondas Lambda Averíadas

• Excesivo consumo de combustible.
• Condiciones de conducción deficientes (pérdida de potencia, tirones).
• Problemas para cumplir con las normativas de emisiones legales.

Catalizadores

Dispositivos que reducen la toxicidad de los gases de escape mediante reacciones químicas.

Tipos de Catalizadores

• 2 Vías: Antiguo, para oxidación de CO y HC.
• 3 Vías con Toma de Aire: Antiguo, con inyección de aire adicional.
• 3 Vías con Sonda Lambda: El más utilizado actualmente, optimiza la conversión de gases.

Composición del Catalizador

Constituido por:

• Monolito cerámico (estructura de panal).
• Malla metálica.
• Carcasa catalizadora.

Contiene tres minerales preciosos que actúan como catalizadores:

• Platino
• Paladio
• Rodio

Transformación de Gases en el Catalizador

• Gases que Entran: Monóxido de carbono (CO), Óxidos de nitrógeno (NOx), Hidrocarburos no quemados (HC).
• Gases que Salen: Dióxido de carbono (CO2), Nitrógeno (N2), Vapor de agua (H2O).

Factor Lambda (λ)

Indica la relación aire-combustible ideal para una combustión completa y eficiente.

• Mezcla Rica: λ < 1 (ej. 0.989) - Exceso de combustible.
• Mezcla Perfecta (Estequiométrica): λ = 1 - Relación ideal.
• Mezcla Pobre: λ > 1 (ej. 1.030) - Exceso de aire.