UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA MULTIPUNTO, EN UN VEHÍCULO SUZUKI FORSA II”

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ

DIEGO ANDRÉS BECERRA BECERRA

DIRECTOR: ING CARLOS ROSALES

Quito, Septiembre, 2014

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014 Reservados todos los derechos de reproducción

DECLARACIÓN

Yo Diego Andrés Becerra Becerra, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

________________________ Diego Andrés Becerra Becerra C.I: 1722901574

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA MULTIPUNTO, EN UN VEHÍCULO SUZUKI FORSA II”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz, fue desarrollado por Diego Becerra, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

________________________ ING. CARLOS ROSALES MEDINA DIRECTOR DEL TRABAJO C.I: 1801969229

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a la memoria de mi Abuelita DELITA quien fue una de las personas más importantes en mi crecimiento, sus consejos así como su dedicación siempre estuvieron presentes a lo largo de mi carrera, para superar los obstáculos que se presentaron día a día.

Dedico a mis Padres TITO y ADRIANA tan significativo logro ya que han estado siempre junto a mi sin dejarme desfallecer bajo ninguna circunstancia que se presentó en el camino, siendo los pilares fundamentales y mi orgullo para seguir adelante sin darme por vencido en ningún momento, enseñándome la importancia de la perseverancia y crecimiento como persona de bien.

Y en general a todos aquellos familiares y amigos que día a día estuvieron pendientes y presentes con sus consejos y palabras de aliento para la consecución de este proyecto.

AGRADECIMIENTO

Este proyecto es el resultado del esfuerzo que mis padres TITO Y ADRIANA han plasmado en mí a lo largo de mi vida por ello mi agradecimiento infinito por su dedicación y sus consejos en esta etapa tan importante de mi vida ya que su apoyo fue fundamental en la consecución de este proyecto.

A mi hermanas VERONICA Y DANIELA que siempre estuvieron pendientes y apoyándome en mi carrera y a todos quienes conforman

la Familia

Becerra González, en especial a SUSANA, que estuvieron presentes en el desarrollo de este sueño.

Un agradecimiento especial a todos mis amigos de la CIU y a las personas que día a día se sumaron a este proyecto en especial al SR. EDGAR BRAVO quien día a día estuvo dispuesto a colaborar y con su ayuda y consejos logre terminar con éxito este proyecto.

ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA RESUMEN

IX

ABSTRACT

X

1. INTRODUCCIÓN.

1

1.1 OBJETIVO PRINCIPAL.

3

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

3

2. MARCO TEÒRICO

4

2.1. CARBURADOR

5

2.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CARBURADOR

5

2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INYECCION ELECTRóNICA.

6

2.2.1. VENTAJAS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA

7

2.2.1.1. MAYOR POTENCIA

7

2.2.1.2. CONSUMO REDUCIDO

7

2.2.1.3. GASES DE ESCAPE MENOS CONTAMINANTES

7

2.2.2. UNIDAD DE CONTROL ELECTRóNICA (ECU) 2.3. SENSORES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA. 2.3.1. SENSOR DE TEMPERATURA DEL MOTOR (ECT).

8 9 9

2.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DEL MOTOR (IAT)

11

2.3.3. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN (MAP)

13

2.3.4. SENSOR DE POSICIÓN DE LA MARIPOSA DE ACELERACIÓN (TPS).

15

2.3.5. SENSOR DE OXíGENO.

17

2.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP).

19

2.3.6.1. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL CKP (HALL).

20

2.3.6.2. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL CKP (INDUCTIVO).

21

2.3.6.3. SENSOR TIPO OPTO-ELÉCTRICO CKP EN DISTRIBUIDOR.

21

2.3.7. SENSOR DE FLUJO DE AIRE (MAF).

23

2.3.8. SENSOR DE DETONACIÓN DEL MOTOR (KS).

25

2.3.9. SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO (VSS).

26 I

2.4. ACTUADORES.

28

2.4.1. BOMBA DE COMBUSTIBLE.

29

2.4.2 INYECTORES.

30

2.4.3 BOBINA DE ENCENDIDO.

33

2.4.4. VÁLVULA IAC

36

2.5. COMPONENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN.

37

2.5.1. FILTRO DE COMBUSTIBLE.

37

2.5.2. REGULADOR DE PRESIÓN.

38

2.5.3. RIEL DE INYECTORES

39

2.5.4. TANQUE DE COMBUSTIBLE.

40

2.6. SISTEMA DE ADMISIÓN.

41

2.6.1. CUERPO DE ACELERACIÓN.

41

2.6.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN.

42

2.6.3. FILTRO DE AIRE.

43

3. METODOLOGÌA 3.1. ELEMENTOS PARA LA MODIFICACIÓN DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE.

44 45

3.2.1. ECU (UNIDAD DE CONTROL)

46

3.2.2. DISTRIBUIDOR ÓPTICO

47

3.2.3. SENSOR MAP

48

3.2.4. SENSOR DE OXíGENO.

49

3.2.5. SENSOR TPS

49

3.2.6. SENSOR IAT

51

3.2.7. SENSOR ECT.

52

3.2.8. INYECTORES.

53

3.2.9. SENSOR DE DETONACION KS

55

3.2.10. BOMBA DE GASOLINA

55

3.2.11. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN

56

3.2.12. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN

57

3.2.13. CUERPO DE ACELERACIÓN Y TOMA DE AIRE

58

3.2.14. FILTRO DE COMBUSTIBLE.

59

4. ANALISIS Y RESULTADOS. 4.1. PRUEBAS PREVIAS A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.

60 61

4.1.1. PRUEBA DE POTENCIA.

61

4.1.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE.

64

II

4.1.3. PRUEBAS DE CONTAMINACIÓN DE GASES. 4.2. UBICACIÓN, MONTAJE Y CONEXIONES

65 68

4.2.1. ECU

68

4.2.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN

68

4.2.3. DISTRIBUIDOR

70

4.2.4. BOMBA DE COMBUSTIBLE

71

4.2.5. SENSOR DE TEMPERATURA ECT

71

4.2.6. TOMA DE AIRE

72

4.2.7. INYECTORES

73

4.2.8. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN

74

4.2.10. TPS Y VÁLVULA IAC

76

4.2.11. SENSOR DE OXíGENO

77

4.2.13. SENSOR DE DETONACION KS

78

4.2.14. SENSOR IAT Y FILTRO CÓNICO

78

4.2.15. SENSOR MAP

79

4.2.16. BOBINA DE ENCENDIDO

80

4.2.17. FILTRO DE COMBUSTIBLE

81

4.2.18. CONEXIONES

81

4.3. TIEMPOS DE OPERACIÓN DE MAQUINAS, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

82

4.4. PRUEBAS, POSTERIORES A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.

82

4.4.1. PRUEBAS DE POTENCIA

83

4p.4.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE

87

4.4.3 PRUEBA DE GASES CONTAMINATES

88

4.5. CALIBRACIONES 4.5.1 AVANCE DE ENCENDIDO 4.6. ANÁLISIS DE COSTOS.

92 92 93

4.6.1. COSTOS DIRECTOS

93

4.6.2. COSTOS INDIRECTOS.

94

4.7. COMPARACIONES, RESULTADOS Y MEJORAS 4.7.1. COMPARACION DE SISTEMAS CARBURADOR VS INYECCION. 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

94 94 99

5.1. CONCLUSIONES.

100

5.2. RECOMENDACIONES.

101

III

LISTA DE ABREVIACIONES

102

BIBLIOGRAFÍA.

104

ANEXOS.

107

DIAGRAMAS INDIVIDUALES DE SENSORES Y ACTUADORES.

107

IV

INDICE DE TABLAS PÁGINA Tabla 1. Ficha técnica Suzuki Forsa II 1991-1997 Tabla 2. Valor de voltajes del sensor MAP. Tabla 3. Medición de voltaje en KOER del sensor TPS Tabla 4. Resistencia entre terminales con el sensor TPS desconectado. Tabla 5. Valores de resistencia del sensor IAT. Tabla 6. Valores de resistencia del sensor ECT. Tabla 7. Tabla de factores BSFC. Tabla 8. Valores de la prueba de potencia. Tabla 9. Límites máximos de emisión de gases contaminantes. Tabla 10. Porcentajes y proporciones según el tipo de alimentación. Tabla 11. Resultados de la prueba de emisión de gases contaminantes. Tabla 12. Tiempos de operaciones de máquinas, equipos y herramientas. Tabla 13. Valores de la prueba posterior de potencia y torque. Tabla 14. Valores de emisiones de las pruebas previas y posteriores. Tabla 15. Resultados de la prueba de emisión de gases contaminantes. Tabla 16. Análisis de costos indirectos. Tabla 17. Análisis de costoso indirectos.

45 48 50 50 51 52 53 63 65 66 67 82 85 88 89 93 94

V

INDICE DE FIGURAS PÁGINA Figura 1. Carburador. 6 Figura 2. Unidad de Control Electrónico (ECU) 9 Figura 3. Sensor de temperatura ECT 10 Figura 4. Curva del sensor de temperatura de refrigerante (ECT) 10 Figura 5. Sensor de temperatura de aire IAT 12 Figura 6. Sensor de presión absoluta del múltiple de admisión MAP 14 Figura 7. Onda del sensor MAP analógico. 14 Figura 8. Sensor de posición de la mariposa de aceleración TPS. 16 Figura 9. Onda sensor TPS. 16 Figura 10. Sensor de Oxígeno. 18 Figura 11. Onda sensor de oxígeno 18 Figura 12. Sensor CKP. 19 Figura 13. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (Hall). 20 Figura 14. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (inductivo). 21 Figura 15. Onda del sensor tipo Opto-Eléctrico CKP en el distribuidor. 22 Figura 16. Sensor de flujo de aire MAF 23 Figura 17. Onda del sensor MAF analógico. 24 Figura 18. Sensor de detonación del motor KS. 25 Figura 19. Onda generada por el sensor de detonación KS. 26 Figura 20. Sensor de velocidad del vehículo VSS. 27 Figura 21. Onda generada por el sensor VSS Magnético/ Hall. 28 Figura 22. Bomba de combustible 29 Figura 23. Inyectores de combustible. 31 Figura 24. Onda de un inyector en funcionamiento. 32 Figura 25. Bobina de encendido. 33 Figura 26. Bobina de encendido sistema Dis. 34 Figura 27. Bobinas de encendido independiente. 35 Figura 28. Válvula IAC. 36 Figura 29. Filtro de combustible. 38 Figura 30. Regulador de presión. 39 Figura 31. Riel de inyectores. 39 Figura 32. Tanque de combustible. 40 Figura 33. Cuerpo de aceleración. 42 Figura 34. Múltiple de admisión. 43 Figura 35. Filtro de aire de alto flujo. 43 Figura 36. ECU FENIX MR 55 pins. 46 Figura 37. Distribuidor óptico. 47 Figura 38. Sensor MAP. 48 Figura 39. Sensor de oxígeno. 49 Figura 40. Sensor TPS. 50 Figura 41. Sensor IAT. 51 Figura 42. Sensor ECT. 52 Figura 43. Inyectores. 54 Figura 44. Sensor de detonación KS. 55 Figura 45. Bomba de combustible. 56 Figura 46. Riel de inyectores y regulador de presión. 56 VI

Figura 47. Múltiple de admisión original. Figura 48. Múltiple de admisión modificado. Figura 49. Cuerpo de aceleración. Figura 50. Toma de aire. Figura 51. Filtro de combustible. Figura 52. Prueba de potencia en dinamómetro. Figura 53. Grafica de resultados prueba de potencia Suzuki Forsa II. Figura 54. Múltiple de admisión sistema a carburador. Figura 55. Montaje múltiple de admisión modificado. Figura 56. Distribuidor original Suzuki Forsa II. Figura 57. Distribuidor óptico acoplado. Figura 58. Adaptación de la bomba eléctrica de combustible. Figura 59. Sensor de temperatura ECT. Figura 60. Acoplamiento de la toma de aire al múltiple de admisión. Figura 61. Comprobación de los inyectores en banco de pruebas. Figura 62. Inyectores sobre el múltiple de admisión. Figura 63. Colocación del riel de inyectores. Figura 64. Cuerpo de aceleración en la toma de aire. Figura 65. Sensor TPS y válvula IAC sobre el cuerpo de aceleración. Figura 66. Perforación y soldadura de la tuerca para el sensor de oxígeno. Figura 67. Sensor de oxígeno. Figura 68. Sensor de detonación KS. Figura 69. Sensor IAT en conducto plástico. Figura 70. Filtro de aire y conducto de aire platico. Figura 71. Sensor de presión absoluta MAP. Figura 72. Bobina de encendido. Figura 73. Filtro de combustible. Figura 74. Prueba posterior de potencia y torque en dinamómetro. Figura 75. Grafica de resultados prueba de potencia y torque Suzuki Forsa II Figura 76. Grafico comparativo de potencia: Carburador Vs. Inyección Electrónica. Figura 77. Grafico comparativo de rendimiento de combustible: Carburador Vs. Inyección Electrónica. Figura 78. Grafico comparativo de emisiones de HC: Carburador Vs. Inyección Electrónica. Figura 79. Grafico comparativo de emisiones de NOx: Carburador Vs. Inyección Electrónica. Figura 80. Grafico comparativo de emisiones de CO: Carburador Vs. Inyección Electrónica. Figura 81. Grafico comparativo de emisiones de O2; carburador Vs. Inyección electrónica. Figura 82. Avance de encendido con la lámpara estroboscópica. Figura 83. Vista lateral izquierda sistema de alimentación carburador. Figura 84. Vista lateral izquierda sistema de inyección electrónica. Figura 85. Vista frontal sistema de alimentación carburador. Figura 86. Vista frontal sistema de inyección electrónica.

57 57 58 59 59 62 62 69 69 70 70 71 72 72 73 74 74 75 76 77 77 78 79 79 80 80 81 83 84 86 88 90 90 91 91 92 95 96 97 98

VII

INDICE DE ANEXOS PÁGINA ANEXO 1. Diagramas individuales de sensores y actuadores

107

VIII

RESUMEN

La implementación de un sistema de inyección electrónica multipunto, en un automóvil originalmente alimentado por sistema tradicional de carburador, resulta ser muy beneficiosa, ya que realizadas todas las adaptaciones y calibraciones necesarias se llegó a determinar, mediante las respectivas pruebas de dinamómetro un incremento de potencia en el par motor de 12.4 caballos de fuerza, sumando otro de los factores importantes de este proyecto, la reducción del consumo de combustible, en un 17% gracias a la mezcla estiqueometrica de aire combustible, y sin dejar de lado la reducción considerable de emisión de gases contaminantes al medio ambiente, que se efectuó mediante el analizador de gases, confirmando así los beneficios y la importancia que representó la inyección electrónica, cabe recalcar que la adaptación de este sistema se llevó a cabo, con todos y cada uno de los elementos necesarios, tanto eléctricos como

electrónicos

cuidadosamente

seleccionados

entre

los

más

importantes se pueden destacar: Unidad de control electrónica, inyectores, sensores y actuadores, se eliminó también un sin número de sistemas mecánicos que conformaban el sistema de carburador que dieron lugar a la construcción de varios elementos como los orificios para alojar los inyectores y su riel de inyección, el espacio que ocupaba el carburador, permitió una fácil adaptación de la toma de aire fabricada de tubo de acero galvanizado, siendo así que se garantizó un óptimo funcionamiento de todos los elementos necesarios, se demostró de esta manera tanto teórica como experimentalmente las bondades y beneficios que ofrece un sistema de inyección electrónica, concluyendo así que la inversión realizada para la adaptación de dicho sistema resulto ser viable ya que los beneficios que se generaron a corto mediano y largo plazo, resultaron ser más ventajosos, comparando con las problemáticas y el gasto que generaba un sistema tradicional a carburador.

IX

ABSTRACT

The implementation of a multipoint fuel injection in a car originally supplied by traditional carburetor system proves to be very beneficial as it made all the adjustments and calibrations required an increase in power is ultimately determined by the respective dyno torque at 12.4 horsepower, adding another important factor in this project, reducing fuel consumption by 17% thanks to the air-fuel mixture estiqueometrica, without neglecting the considerable reduction in emission pollutant gases into the environment, which was performed by the gas analyzer, thus confirming the importance and benefits representing the electronic fuel injection, it should be emphasized that the adaptation of this system was carried out, with each and every one of the elements necessary, both electrical and carefully selected among the most important electronic can be highlighted: electronic control unit, injectors, sensors and actuators, it also eliminated a number of mechanical systems that comprise the carburetor system that led to the construction of several elements like the holes to accommodate the injectors and rail injection, the space occupied by the carburetor, allowing easy adjustment of the air intake tube made of galvanized steel, making it an optimal functioning of all the elements was ensured , demonstrated this both theoretically and experimentally the advantages and benefits of a fuel injection system so, concluding that the investment made for the adaptation of the system proved to be feasible because the benefits that were generated in the short medium and long term , proved to be more advantageous compared to the problems and expense of a traditional system generated carburetor.

X

1. INTRODUCCIÓN.

1

La industria automotriz se ha visto beneficiada por los avances tecnológicos desde su origen hasta la actualidad, evolucionando día tras día y perfeccionando cada uno de sus sistemas, para garantizar el máximo rendimiento del automóvil y el confort así como la seguridad pasiva y activa del conductor y sus pasajeros, pero sin dejar de lado las normativas ambientales, y el elevado precio del petróleo, materia prima para la elaboración de la gasolina, el combustible más utilizado en los motores actuales, han hecho que los fabricantes inviertan y desarrollen nuevas tecnologías, para satisfacer las necesidades de los vehículos, aprovechando al máximo la eficiencia térmica, producto de la combustión, con un consumo reducido de combustible y menor emisión de gases contaminantes al medio ambiente, pero sin olvidar el rendimiento en cuanto a torque y potencia, que sin lugar a dudas es uno de los factores principales en los que se interesan los consumidores a la hora de adquirir o elegir un vehículo.

El principio de funcionamiento de la gran mayoría de motores de combustión interna resulta ser aparentemente sencilla; donde se necesita únicamente de una mezcla de aire y combustible, sumado a esto una explosión para generar la combustión, siendo así que los primeros diseños fueron provistos de un mezclador o carburador, y este el encargado de realizar dicha operación, siempre intentando mantener una buena relación de airecombustible (Coello Serrano, 2005). Pero los problemas que genera el carburador como son mezcla inexacta, pérdida de potencia y fallas mecánicas entre las principales, provocaron que los fabricantes busquen iniciativas para resolver esta problemática, así se dieron paso tras una serie de investigaciones, pruebas y ensayos que resultó principalmente una mezcla de aire combustible completamente estiqueométrica para una perfecta combustión y presento entre los resultados mas favorables una reducción considerable de piezas y sistemas mecánicos evitando un deterioro de los mismos, se determino de esta manera lo que en la actualidad se conoce como inyección electrónica.

2

Se puede concluir de esta manera, que la evolución más importante que ha registrado la industria automotriz a lo largo de su historia es la sustitución del sistema de alimentación de combustible pasando del carburador a la inyección electrónica, lo que resulta considerablemente beneficioso para el máximo rendimiento del motor, menor consumo de combustible y reducción considerable de gases contaminantes al medio ambiente (Valvuena Rodriguez, 2008).

1.1 OBJETIVO PRINCIPAL. Implementar un sistema de inyección electrónica multipunto en un vehículo Suzuki Forsa II, de tres cilindros, mediante la construcción y adaptación de los respectivos elementos necesarios que conforman dicho sistema para incrementar su potencia, reducir su consumo de combustible y emanación de gases contaminantes al medio ambiente.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Analizar el funcionamiento de cada uno de los elementos y mecanismos que conforman el sistema de inyección electrónica, para comprender el comportamiento y la utilidad de dicho sistema en el automóvil. Diseñar, seleccionar y construir cada uno de los elementos necesarios que conforman el sistema de inyección electrónica para garantizar un óptimo funcionamiento en el automóvil. Implementar cada uno de los elementos seleccionados y construidos, comprobando así el sistema de inyección electrónica mediante las respectivas pruebas de laboratorio como son dinamómetro, analizador de gases y prueba de ruta para consumo de combustible, confirmando los beneficios y bondades que resultan de la adaptación del sistema de inyección electrónica multipunto en el automóvil previamente seleccionado.

3

2. MARCO TEÒRICO

4

2.1. CARBURADOR

Es el dispositivo que se encarga de preparar la mezcla de airecombustible en los motores de gasolina, este mecanismo fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX junto con el motor de combustión interna de gasolina, para permitir la mezcla correcta de los dos componentes que necesita el motor de gasolina: aire y combustible, así como para permitir controlar a voluntad la velocidad a la que operaba el motor (Chilton, 2005). Con el tiempo el carburador evoluciono y añadió dispositivos para optimizar su funcionamiento, y adquirió su forma definitiva en los años 60-70, sin embargo, es en los años 80 cuando el carburador alcanzó su máximo desarrollo, hubo un intento de aplicar la gestión electrónica al mismo, con un nefasto resultado, por lo tanto, los sistemas de inyección, al tener una naturaleza más modular se ajustan mejor a la gestión electrónica, de este modo, el carburador fue perdiendo mercado progresivamente hasta que a mediados de los 90 en que fue definitivamente reemplazado en automóviles y motocicletas de alta cilindrada.

2.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CARBURADOR El funcionamiento del carburador se basa en el efecto Venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalización, genere una depresión, que es aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador, la depresión creada en el carburador dependerá de la velocidad de entrada del aire que será mayor cuanto menor sea la sección de paso de las canalizaciones, dentro de la canalización se encuentra un estrechamiento conocido como Venturi, para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible a nivel constante, la depresión que se provoca en ese punto producirá la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo

5

arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor, se ilustra el carburador en la figura 1.

Figura 1. Carburador tradicional.

2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INYECCION ELECTRÓNICA.

El principio de la inyección electrónica es muy sencillo, para que se produzca la combustión, los inyectores son comandados por la unidad de control electrónico (ECU), que a su vez, suministra por medio de la bomba de combustible el caudal necesario hacia la riel de inyectores, para ser inyectado, todo esto es calculado por la ECU en base a los diferentes parámetros en los que se encuentra el motor tales como aceleración, presión atmosférica en el múltiple de admisión, temperatura del motor, temperatura

6

del refrigerante y el aire que es aspirado del medio ambiente, estos valores son enviados por medio de los sensores para que el flujo de inyección sea constante y sincronizado de acorde a los regímenes que el motor establezca y lo requiera. (Miac, 2013).

2.2.1. VENTAJAS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA

Si se compara el sistema de carburador mecánico con la inyección electrónica se obtendrán un sin número de ventajas, entre las cuales las más destacadas son:

2.2.1.1. Mayor potencia

El sistema de inyección electrónica es sumamente preciso y la presión con la que se inyecta el combustible es muy elevada, como resultado se obtiene mayor potencia y por consiguiente aumento del par motor (Santander, 2005).

2.2.1.2. Consumo reducido

El carburador produce mezclas desiguales de aire/combustible, la inyección electrónica produce una mezcla estequiometrica para cada cilindro, optimizando de esta manera el combustible en cada régimen que el motor lo necesite. (Santander, 2005).

2.2.1.3. Gases de escape menos contaminantes

El sistema de inyección electrónica a través de sus diferentes sensores y actuadores, regula los gases de escape, de acuerdo a los parámetros previamente establecidos por el fabricante así como las normas de control de

emisiones,

así

el

sistema

de

inyección

electrónica

controla

permanentemente las emisiones en todo régimen que el motor se encuentre,

7

a diferencia del sistema de carburador que no posee ningún control sobre la emanación de gases contaminantes, y su contaminación es mayor, frente al sistema de inyección electrónica. (Santander, 2005).

2.2.2. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICA (ECU)

La unidad de control electrónico que se observa en la figura 2, es el elemento fundamental y más importante del sistema de inyección electrónica, ya que recibe la información de cada uno de los sensores, la procesa y en base a esta información comanda los diferentes actuadores, almacenando toda la información de su funcionamiento, y respectivos códigos de avería en su memoria interna.

La unidad de control requiere de varias memorias, para recopilar información, procesarla y posteriormente comandar los circuitos actuadores (Gil Martinez, 2002). Las principales memorias que posee la unidad de control son: RAM, ROM, PROM, estas memorias son de vital importancia para el funcionamiento de la unidad de control y no pueden presentar daños ni averías bajo ninguna circunstancia.

8

Figura 2. Unidad de Control Electrónico (ECU)

2.3. SENSORES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.

El sistema de inyección electrónica está conformado por diversos sensores, los mismos que ayudan a determinar a través de sus respectivas funciones las condiciones externas e internas del motor, envían esta información a la ECU para que sea procesada y determine así la cantidad exacta de combustible a inyectar (Orozco Cuautle, 2007).

2.3.1. SENSOR DE TEMPERATURA DEL MOTOR (ECT).

Función: Informa a la ECU la temperatura del refrigerante que circula por el motor, con la ayuda de esta información la ECU calcula la cantidad de

9

combustible necesaria para los inyectores, y comanda la activación y desactivación del electro ventilador del radiador, este sensor se lo ilustra en la figura 3.

Figura 3. Sensor de temperatura ECT Ubicación: Se encuentra ubicado cerca al termostato o cercano a la manguera superior, que lleva el refrigerante del motor al radiador.

Descripción: Es un sensor de tipo NTC, es decir que si la temperatura aumenta su resistencia disminuye, como se puede observar en la figura: 3, su alimentación es de 5 V; posee dos cables que corresponden a señal y masa (Coello Serrano, 2004).

Figura 4. Curva del sensor de temperatura de refrigerante (ECT)

10

Fallas:

Electro ventilador encendido constantemente. El motor tarda en arrancar en frío y en caliente. Consumo excesivo de combustible. Problemas de sobrecalentamiento. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.

Comprobaciones:

Para verificar el correcto funcionamiento de este sensor se debe desconectar el socket y verificar que su voltaje de alimentación sea de 4.8 a 5 V.

Con ayuda del multímetro comprobar la resistencia entre los terminales del sensor con el vehículo en frio (0 – 20) º C la resistencia deberá oscilar entre (4000 – 2500) Ω, y con el vehículo encendido conforme la temperatura aumenta (100 – 120) º C la resistencia del sensor debe oscilar entre 100 y 50 Ω. (Gil Martinez, 2005).

2.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DEL MOTOR (IAT)

Función: Determina la densidad y la temperatura del aire de admisión que ingresa al múltiple de admisión para su posterior combustión, esta información es procesada por la ECU para ajustar la mezcla de combustible, este sensor se lo ilustra claramente junto a su ubicación en la toma de aire en la figura 5.

11

Figura 5. Sensor de temperatura de aire IAT

Ubicación: Este sensor puede estar ubicado en el depurador después del filtro de aire, o en la toma plástica que conduce hacia el múltiple de admisión, puede estar incorporado, o ser parte del sensor MAP o MAF respectivamente.

Descripción: Al igual que el sensor ECT este es un sensor de tipo NTC, es decir

que

si

la

temperatura

aumenta

su

resistencia

disminuye

(Gil Martinez, 2005). Su alimentación es de 5V. Posee 2 cables que corresponden a señal y masa respectivamente.

Fallas

Altas emisiones contaminantes de monóxido de carbono. Consumo de combustible. Problemas para el arranque en frío. Aceleración ligeramente elevada o alta. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.

12

Comprobaciones.

Para verificar el correcto funcionamiento de este sensor se debe desconectar el socket y verificar que su voltaje de alimentación sea de 4.8 a 5 V.

Con ayuda del multímetro comprobar la resistencia entre los terminales del sensor con el vehículo en frio (0 – 20) º C la resistencia deberá oscilar entre (5000 – 3000) Ω, y con el vehículo encendido conforme la temperatura aumenta (0 – 20) º C la resistencia del sensor debe oscilar entre 175 y 250 Ω.

2.3.3. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN (MAP)

Función: Este sensor envía a la ECU la información sobre la presión existente dentro del múltiple de admisión con respecto a la presión atmosférica del exterior, con esta señal se ajusta la mezcla de combustible en las diferentes condiciones que el motor requiera (Orozco Cuautle, 2007).

Ubicación: Se puede encontrar directamente sobre el múltiple de admisión, así como en algún compartimiento del motor con su respectivo conducto de vacío para su correcto funcionamiento, la ilustración de este sensor se observa en la figura 6.

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Figura 6. Sensor de presión absoluta del múltiple de admisión MAP Descripción: El sensor MAP puede ser de dos tipos y generar una señal analógica como se observa en la figura 7, o digital, para cumplir su función de medir la presión absoluta en el interior del múltiple de admisión, para ello este sensor consta de un diafragma en su interior que se contrae y expande en el momento en que el motor genera vacío, la señal que genera este sensor es enviada a la ECU para que la procese como corresponde según los

parámetros

establecidos,

correspondientes

a:

señal,

este voltaje

sensor de

consta

de

referencia

tres

(5V.)

y

cables masa

respectivamente. (Rueda Santander, 2005).

Figura 7. Onda del sensor MAP analógico. (Cise electronics, 2013)

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Fallas: Consumo excesivo de combustible, y niveles altos de CO (monóxido de carbono). Problema y demora de arranque en frio. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.

Comprobaciones: Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Si el sensor no se encuentra sobre el múltiple de admisión, revisar que el conducto de vacío no se encuentre agrietado, obstruido o mal conectado. Con ayuda del multímetro automotriz verificar la señal de voltaje del sensor en las diferentes condiciones: KOEO: 4 – 4.7 V.

Aceleración brusca: 3 – 4 V.

KOER: 1.2 – 1.6 V.

Desaceleración: 0.5 – 0.9 V

Con una bomba manual de vacío, simular vacío en el conducto del sensor MAP y con el multímetro el voltaje de salida (Gil Martinez, 2007). 0.06 Bar = (2.8 - 3.0) V; 160 Hz

0.50 bar = (1.3 - 1.5) V. 110 Hz

0.16 Bar = (2.3 - 2.5) V. 140 Hz

0.67 Bar = (0.8 - 1.0) V. 93 Hz

0.33 Bar = (1.8 - 2.0) V. 123 Hz

0.84 Bar = (0.3 - 0.5) V. 80 Hz

2.3.4. SENSOR DE POSICIÓN DE LA MARIPOSA DE ACELERACIÓN (TPS).

Función: Informa a la ECU la posición de la mariposa del acelerador en todo momento y bajo cualquier circunstancia, con esta señal la ECU ajusta la mezcla de combustible para cada condición que el motor requiera.

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Ubicación: Sobre el cuerpo de aceleración en el eje solidario de la mariposa del acelerador, como se observa en la figura 8.

Figura 8. Sensor de posición de la mariposa de aceleración TPS.

Descripción: Este sensor es un potenciómetro de resistencia variable con un cursor que informa a la ECU la posición de la mariposa del acelerador (Gil Martinez, 2008), consta de 3 cables los cuales corresponden a: Señal, Voltaje de referencia (5V.) y masa respectivamente, si existiera un cuarto cable adicional corresponde a un switch de pie levantado o ralentí el cual informa que no se está ejerciendo ninguna acción sobre el pedal del acelerador, se observa la onda del sensor TPS en la figura 9.

Figura 9. Onda sensor TPS. (Cise electronics, 2013)

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Fallas: Marcha mínima inestable. Ahogamiento y falta de rendimiento del motor. Consumo elevado de combustible. Aceleración constante. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero

Comprobaciones: Con el multímetro automotriz se debe comprobar que la resistencia entre terminales sea la correcta establecida por el fabricante. El voltaje del sensor deberá ser el siguiente: Ralentí: 1 - 1.5 V. Completamente acelerado: 4.7 – 5 V. Acelerando de la posición inicial hasta la final el voltaje del sensor debe incrementar de 1 a 4.7 V. sin cortes ni interrupciones. Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio.

2.3.5. SENSOR DE OXÍGENO.

Función: Cicla los gases de escape producto de la combustión, específicamente el oxígeno, en base a esta señal la ECU determina si la mezcla de combustible se encuentra rica o pobre y ajusta la inyección a una mezcla lo más estiqueometrica posible, con el sensor de oxígeno que se ilustra en la figura 10 trabajando en perfectas condiciones se garantiza el ahorro de combustible, mayor rendimiento del motor y reducción de emisiones contaminantes al medio ambiente,

Ubicación: Se encuentra ubicado en el múltiple de escape antes del catalizador para que pueda realizar su función correctamente.

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Figura 10. Sensor de Oxígeno.

Descripción: El sensor de oxígeno genera su propio voltaje, en función de la cantidad de oxígeno que resulta de la combustión, este voltaje oscila entre 0.1 – 0.9 V. La ECU lo interpreta este voltaje como mezcla rica (0.9 V.) o mezcla pobre (0 V.), así como se observa en la figura 11 y establece así una mezcla lo más estequiometrica posible de 14.7 partes de aire por 1 de combustible.

Figura 11. Onda sensor de oxígeno (Engine performance Fenix 5MR, 2005)

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Fallas: Consumo excesivo de combustible.

Comprobaciones: Comprobar continuidad en el cableado del sensor. Con ayuda del multímetro y el vehículo en ralentí, medir el voltaje de salida, este deberá oscilar aproximadamente entre 0.1 – 0.9 V. Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. . 2.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP).

Función: Determina la posición exacta del cigüeñal, con esta señal la ECU determina el salto de chispa y el tiempo de encendido en cada cilindro, para que se produzca la combustión.

Figura 12. Sensor CKP.

Ubicación: Se puede encontrar a un lado en la polea del cigüeñal, en la cubierta de la distribución, o forma parte del distribuidor.

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Descripción: Pueden existir tres tipos de sensor CKP, dos de ellos se ilustran en la figura 12, dependiendo de su funcionamiento y tipo de onda que cada uno de estos genere.

2.3.6.1. Sensor de Posición del Cigüeñal CKP (Hall).

Este sensor genera una onda cuadrada, una señal por cada cilindro que posea el motor, envía la señal sobre el punto muerto de cada cilindro para que la ECU comande el modulo o la bobina de encendido para el salto de chispa (Orozco Cuautle, 2007). En el caso de tratarse de una inyección secuencial el sensor emitirá una señal más grande para indicar a la ECU que el cilindro número uno, se encuentra en el punto muerto superior PMS. Para este sensor, pueden existir dos tipos de señales, que son de 0 – 5 V. y de 0 – 12 V. según su amplitud, como se observa en su onda generada en la figura 13, posee tres cables que corresponden a: Voltaje de referencia (5V.) o (12V.), masa y señal respectivamente.

Figura 13. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (Hall). (Cise electronics, 2013)

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2.3.6.2. Sensor de Posición del Cigüeñal CKP (Inductivo).

Este sensor genera una onda tipo alterna senosoidal, que se observa en la figura 14, consta de una irregularidad cíclica, producto de un diente faltante en la rueda fónica que indica el punto muerto superior del primer cilindro, este sensor consta de una bobina con núcleo de imán en su interior la cual se excita y genera la señal al enfrentarse con la rueda fónica, posee dos cables correspondientes a masa y señal respectivamente, en el caso de existir un tercer cable este corresponde a un blindaje que sirve para proteger al sensor de radio frecuencias. (Bosch Ltd; 2009).

Figura 14. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (inductivo). (Cise electronics, 2013)

2.3.6.3. Sensor tipo Opto-eléctrico CKP en Distribuidor.

Este sensor se encuentra alojado dentro del distribuidor conjuntamente con un anillo óptico que envía a la ECU la señal del punto muerto superior de cada cilindro para que comande el salto de chispa, su tipo de onda es similar a la del sensor de efecto hall, posee 4 cables, correspondientes a: Voltaje de referencia (5V.), masa, señal de RPM y señal del árbol de levas o PMS del

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primer cilindro, respectivamente, su onda se encuentra ilustrada en la figura 15.

Figura 15. Onda del sensor tipo Opto-Eléctrico CKP en el distribuidor. (Cise electronics, 2013)

Fallas:

El motor no arranca. Falta de potencia. El motor se apaga repentinamente. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero. Adelanto de la inyección y el encendido. No existe presencia de chispa de encendido.

Comprobaciones:

Comprobar la continuidad en su circuito Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio

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2.3.7. SENSOR DE FLUJO DE AIRE (MAF).

Función: Determina el flujo y la temperatura del aire que ingresa al motor.

Ubicación: Se encuentra ubicado en el conducto de admisión, lo más cercano posible al filtro de aire, como se ilustra en la figura 16.

Figura 16. Sensor de flujo de aire MAF Descripción: Posee una resistencia llamada hilo caliente, que recibe un voltaje constante y la calienta hasta los 100 ºC aproximadamente, esta resistencia es enfriada por el aire que ingresa producto de la admisión (Moreno Sanchez & Castro Moreno, 2008). La ECU analiza este parámetro para ajustar la inyección de combustible, posee tres cables en su mayoría correspondientes a masa, señal y voltaje de referencia respectivamente, en el caso de poseer 4 o 5 cables el sensor MAF incorpora el sensor IAT con su cable independiente de señal y masa independiente o compartida, este sensor puede ser también de tipo analógico o digital.

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El sensor MAF analógico o Digital cumplen exactamente la misma función con la única diferencia del tipo de señal que envían cada uno a la ECU, la onda del sensor MAF analógico se encuentra ilustrado en la figura 17.

Figura 17. Onda del sensor MAF analógico. (Sistemas de Inyección, 2009)

Fallas

Consumo elevado de combustible. Ralentí inestable. Emisiones elevadas de CO. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.

Comprobaciones

Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Limpiar el hilo caliente o la hoja metálica con un limpiador de contactos electrónicos.

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2.3.8. SENSOR DE DETONACIÓN DEL MOTOR (KS).

Función: Se encarga de adelantar o retroceder el tiempo de inyección en función del cascabeleo o las vibraciones producidas por el motor, este sensor se ilustra en la figura 18.

Figura 18. Sensor de detonación del motor KS.

Ubicación: Se encuentra ubicado en contacto con el block del motor, específicamente en la mitad del mismo, en motores con disposición V6 y V8, se lo encuentra en la parte céntrica superior,

Descripción: Es un sensor piezo eléctrico es decir genera su propio voltaje, como lo ilustra la figura 19, en función de las vibraciones que percibe en el motor, (De Castro Vicente, 2008). Posee dos cables correspondientes a señal y masa.

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Figura 19. Onda generada por el sensor de detonación KS. (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Fallas: Cuando el sensor se encuentra en mal estado no percibe las vibraciones del motor, por lo tanto su señal es defectuosa y la ECU no interpreta correctamente esta información y retarda o adelanta incorrectamente el tiempo de encendido. Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.

Comprobaciones: Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Extraer el sensor, golpearlo suavemente y con el multímetro comprobar que genere la frecuencia establecida. Comprobar la continuidad de corriente en el cableado del sensor.

2.3.9. SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO (VSS).

Función: Se encarga de informar a la ECU la velocidad en la cual se encuentra el vehículo, con esta señal la ECU comanda el pulso de inyección y en vehículos con trasmisión automática la velocidad de crucero.

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Figura 20. Sensor de velocidad del vehículo VSS. Ubicación: Se lo puede encontrar sobre la caja de cambios, en el velocímetro en el tablero, en la trasmisión, o forma parte del ABS del vehículo como se observa en la figura 20, donde su ubicación data sobre la caja de cambios.

Descripción: Posee un imán interno que genera una señal senosoidal de corriente alterna, que se encuentra en la figura 21, la cual es directamente proporcional a la velocidad en la cual se encuentra el vehículo (Orozco Cuautle, 2007). Posee dos cables correspondientes a señal y masa respectivamente.

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Figura 21. Onda generada por el sensor VSS Magnético/ Hall. (Sistemas de Inyección, 2009)

Fallas: El velocímetro no marca la velocidad del vehículo. Cuando el sensor VSS envía la señal para efecto de que actué el sistema ABS y este se encuentra averiado, el sistema ABS no trabaja correctamente.

Comprobaciones: Extraer el sensor de su posición sin desconectarlo, con el vehículo en contacto, girar su piñón y observar si el velocímetro presenta movimiento.

2.4. ACTUADORES.

Los actuadores son los encargados de realizar acciones específicas, comandadas por la ECU, producto de la información y procesamiento de cada sensor, trabajan con 12 V. a través de corriente o pulsos negativos (Chilton Centrum, 2005).

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2.4.1. BOMBA DE COMBUSTIBLE.

Función: Suministrar el caudal de combustible desde el tanque reservorio hasta los inyectores para que se produzca la combustión.

Ubicación: Se encuentra alojada dentro del tanque reservorio de combustible, se muestra la bomba de combustible tanto en su alojamiento previo al tanque así como individualmente en la figura 22, la bomba de combustible al generar el caudal que requieren los inyectores, se calienta, siendo refrigerada por el combustible que se encuentra dentro del tanque, para evitar su sobrecalentamiento.

Figura 22. Bomba de combustible

Descripción: Los sistemas de inyección electrónica necesitan una elevada presión para su correcto funcionamiento, es por esta razón que las bombas están sobredimensionadas ya que entregan mayor presión de la requerida por los inyectores, la ECU comanda la activación de la bomba de combustible a través de un relé, el cual envía la señal positiva para energizar la bomba el momento en el que el vehículo se pone en contacto y

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posteriormente en marcha, cabe recalcar que este sistema tiene su protección a través de su respectivo fusible (De Castro Vicente, 2008).

Fallas: Pérdida de potencia repentina. El vehículo no enciende en frio o se apaga en caliente. Falta de presión de combustible.

Comprobaciones: Revisar el fusible y relé de la bomba que se encuentren en perfectas condiciones. Revisar las cañerías y mangueras del sistema que no se encuentren obstruidas. Con el manómetro de presión de la bomba de presión de combustible, comprobar que la presión sea la correcta establecida por el fabricante, generalmente esta oscila entre los 38 y 50 PSI, si no se obtiene dicha presión es necesario sustituir la bomba de combustible (Bosch Ltd; 2009).

2.4.2 INYECTORES.

Función: Pulverizan el combustible para que se produzca la combustión, la ECU se encarga de comandar el pulso de inyección según lo requiera el motor, se puede visualizar dos tipos de inyectores en la figura 23

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Figura 23. Inyectores de combustible.

Ubicación: Se alojan sobre el múltiple de admisión en las cavidades diseñadas especialmente para su inyección.

Descripción: Consta de un bobinado interno, el cual es comandado por la ECU a través de pulsos de corriente negativos (Rueda Santander, 2005), provocando de esta manera que los inyectores abran y cierren su circuito según la ECU lo comande, la onda generada por el inyector se muestra en la figura 24.

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Figura 24. Onda de un inyector en funcionamiento. (Cise, 2013).

Fallas:

Consumo elevado de combustible. Emisiones elevadas de gases contaminantes. Pérdida de potencia. . Comprobaciones:

Comprobar la resistencia entre terminales. Comprobar el estado de los micro filtros. Con la ayuda del banco de pruebas para inyectores, comprobar el pulso, ángulo y caudal de inyección para determinar así el correcto funcionamiento de los mismos. Verificar que la onda sea correcta con el osciloscopio.

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2.4.3 BOBINA DE ENCENDIDO.

Función: Se encarga de inducir el voltaje sobre las bujías para que se produzca la chispa necesaria para la combustión, la bobina al igual que todos los actuadores es comandada por la ECU a través de pulsos negativos. (Rueda Santander, 2005).

Figura 25. Bobina de encendido. Ubicación: Según el tipo de encendido, se pueden encontrar en el caso de ser sistema de distribuidor en la carrocería del motor como se observa en la figura 25, para el caso DIS sobre el cabezote o culata del motor y para el encendido COP o bobina independiente, directamente sobre la bujía en el cabezote o culata del motor.

Bobina de encendido Dis.- A este tipo de ignición se lo conoce como sistema de encendido sin distribuidor o sistema de encendido de chispa perdida, un ejemplo de este tipo de bobina se encuentra ilustrado en la figura 26, este tipo de encendido tiene la particularidad de eliminar por completo el

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mecanismo del distribuidor, eliminando elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías, como resultado se obtiene un sistema de encendido con mayor control sobre la generación de la chispa, ya que el tiempo para inducir el campo magnético sobre la bobina es más prolongado para generar el salto de chispa, se elimina también las largas distancias de los cables de alta tensión, la bobina está ubicada cerca de las bujías y en algunos casos sobre las mismas eliminando por completo el cable de alta tensión (Coello Serrano, 2005).

Figura 26. Bobina de encendido sistema Dis. El voltaje de alta tensión que se genera sobre el secundario de cada bobina es transmitido hacia dos bujías, es decir que dos bujías producen un salto de chispa simultáneamente, la primera coincidirá en el cilindro que se encuentre en la carrera final de compresión, mientras que la chispa perdida será la que se produzca en el cilindro que se encuentra en la carrera final de escape.

Bobina independiente.- Este tipo de encendido utiliza una bobina para cada cilindro, como se puede observar en la figura 27, resulta beneficioso ya

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que no existe chispa perdida, y se elimina por completo los cables de alta tensión, la bobina se encuentra directamente sobre cada bujía, este tipo de bobina incluye el módulo de encendido dentro de su propio cuerpo, adicional a esto se añade un diodo de alta tensión en el bobinado secundario para cortes rápidos de corriente (Coello Serrano, 2005). Este tipo de encendido reduce considerablemente fallos o problemas relacionados con el encendido y resulta mucho más fiable, debido a que la ECU es capaz de distinguir que bobina en específico presenta algún tipo de falla o anomalía.

Figura 27. Bobinas de encendido independiente. Fallas: Pérdida de potencia con el vehículo en marcha. El vehículo no enciende. Falta de Aceleración.

Comprobaciones: Comprobar las conexiones de la bobina. Comprobar que el voltaje del circuito primario sea el correcto. Comprobar el correcto funcionamiento del sensor CKP. Verificar el estado de los cables de alta tensión.

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2.4.4. VÁLVULA IAC

Función: Regula y administra el paso de aire hacia las cámaras de combustión cuando el vehículo se encuentra en ralentí. Ubicación: Se aloja en el cuerpo de aceleración, un ejemplo de válvula IAC se puede observar en la figura 28.

Figura 28. Válvula IAC. Descripción: Cuando el vehículo se enciende y se encuentra en ralentí, la ECU actúa esta válvula para que regule el paso de aire adicional que el motor requiere. La válvula IAC o motor paso a paso puede ser de diversos tipos, según el fabricante o el lugar de su ubicación en el motor, independientemente del tipo de actuador su función siempre será la de mantener y regular el ralentí, así como evitar el ahogamiento del motor. (Bosch, 2009).

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Fallas: Ralentí inestable El vehículo enciende con dificultad. Excesiva aceleración del vehículo.

Comprobaciones: Extraer la válvula IAC del cuerpo de aceleración, revisar que no se encuentre llena de suciedad y comprobar su accionamiento en el banco de pruebas de inyectores.

2.5. COMPONENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN.

2.5.1. FILTRO DE COMBUSTIBLE. Función: Retiene y previene la filtración de partículas mayores a 10 micras que se puedan encontrar en el combustible (Coello Serrano, 2005). Previniendo así posibles daños por partículas externas en los inyectores y el sistema en general; Los filtros de combustible del sistema de inyección electrónica son diseñados para resistir la presión generada por la bomba de combustible, por este motivo son fabricados en materiales resistentes tales como: aleaciones de aluminio, metal o aleaciones de plástico en su exterior y papel filtrante con malla metálica, fibra de vidrio, en su interior, un ejemplo de filtro de combustible de alta presión se observa en la figura 29

Ubicación: Se puede encontrar en el tanque de combustible como parte del cuerpo de la bomba de combustible, o en el exterior de la línea de suministro de combustible antes del riel de inyectores.

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Figura 29. Filtro de combustible.

2.5.2. REGULADOR DE PRESIÓN.

Función: Mantiene la presión constante en el sistema de inyección, gracias a una membrana interna, una válvula y un muelle, que conjuntamente realizan la acción de enviar hacia el retorno del combustible cuando existe exceso de presión, para que trabaje su membrana interna y el muelle, para realizar este trabajo, el regulador necesita un vacío que genere la acción de contraer la membrana, (Robert Bosch, Sistemas de inyección, 2009, pág. 22) este vacío es tomado del múltiple de admisión.

Ubicación: Se encuentra sobre el riel de inyectores como se observa en la figura 30, en la línea de suministro de combustible desde la bomba, en el filtro de combustible o en el tanque reservorio.

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Figura 30. Regulador de presión.

2.5.3. RIEL DE INYECTORES

Función: Conduce el combustible a los inyectores para su posterior inyección, posee dos cañerías una para el ingreso de combustible y otra para su respectivo retorno, como se observa en la figura 31.

Ubicación: Se encuentra sobre el múltiple de admisión con sus respectivas fijaciones para evitar posibles fugas de combustible y daños a los inyectores.

Figura 31. Riel de inyectores.

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2.5.4. TANQUE DE COMBUSTIBLE.

Función: Acumula y almacena el combustible, donde se encuentra la bomba de combustible, en su interior este contiene celdas que evitan el movimiento brusco y excesivo del combustible, asegurando así el correcto trabajo de la bomba eléctrica, la capacidad de almacenamiento depende del tamaño del vehículo y cilindraje del mismo (Valvuena Rodriguez, 2008).

Material.- Se fabrican generalmente de acero como el ejemplo de la figura 32, o aleaciones de fibra de carbono y plástico resistente a los golpes, deformaciones y altas temperaturas.

Ubicación: Se aloja en la parte inferior trasera del vehículo.

Figura 32. Tanque de combustible.

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2.6. SISTEMA DE ADMISIÓN.

El sistema de admisión es el encargado de absorber el aire del exterior y conducirlo hacia la cámara de combustión. (Portilla, 2008).

2.6.1. CUERPO DE ACELERACIÓN.

Función: Regula el paso de aire hacia el múltiple de admisión, a través de la aleta de aceleración, aquí se encuentra el sensor TPS y la válvula reguladora de paso IAC, la cual resulta afectada por los gases de recirculación producto de la combustión, se recomienda eliminar estos residuos del cuerpo de aceleración periódicamente para su óptimo funcionamiento (Rueda Santander, 2003).

Material.- Su fabricación es de aluminio en su mayoría como se observa en la figura 33, existen también cuerpos de aceleración de aleaciones de plástico.

Ubicación.- Se ubica sobre el múltiple de admisión con su respectivo empaque.

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Figura 33. Cuerpo de aceleración.

2.6.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN.

Función: Conduce el flujo de aire hacia la cámara de combustión, en el múltiple de admisión se encuentran alojados los inyectores con su respectiva riel y el sensor MAP.

Material.- Su fabricación es de aluminio o aleaciones de fibra de carbono y plástico que son resistentes a deformaciones y altas temperaturas.

Ubicación.-

Se encuentra ubicado sobre el cabezote con su respectivo

empaque, el múltiple de admisión que se ilustra en la figura 34 se encuentra fuera del cabezote.

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Figura 34. Múltiple de admisión.

2.6.3. FILTRO DE AIRE.

Función: El filtro de aire atrapa las partículas de polvo, polen, etc. que se encuentran en el aire al momento de ser aspiradas por el motor (Rueda Santander, 2003). Su composición es principalmente de papel plegado.

Filtro de Aire de Alto Flujo: Estos filtros cumplen la misma función que un filtro convencional, con la ventaja que resulta de una mayor aspiración al motor ya que ofrecen una menor resistencia al flujo de aire aspirado, su composición es de fibra de algodón la cual es más resistente que la del filtro convencional, un ejemplo de este tipo de filtro se observa en la figura 35. .

Figura 35. Filtro de aire de alto flujo.

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3. METODOLOGÌA

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3.1. ELEMENTOS PARA LA MODIFICACIÓN DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE.

Para la sustitución del sistema de carburador, se seleccionaron los diferentes elementos tanto: mecánicos, eléctricos y electrónicos, que son indispensables para el correcto funcionamiento del sistema de inyección electrónica, los cuales se detallan a continuación, y tomando en cuenta la ficha técnica del automóvil que se detalla en la tabla 1.

Tabla 1. Ficha técnica Suzuki Forsa II 1991-1997 (Calibración y puesta a punto de Automóviles, 2005).

Marca

Suzuki

Modelo

Forsa

Motor

G 10

Numero de cilindros

3

Orden de encendido

1-3-2

Potencia

40 HP

Cilindrada

993cc

Relación de compresión Diámetro de cilindro Carrera de cilindro

9,5:1 74mm 3,03mm

Válvula de admisión

Hidráulicos

Válvula de escape

Hidráulicos

Avance de encendido

10-12o

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3.2.1. ECU (UNIDAD DE CONTROL) Para seleccionar la ECU más adecuada se analizaron los parámetros a modificar tales como: número de cilindros, sensores y actuadores que intervienen en el sistema de inyección, de esta manera se procedió a seleccionar la ECU: FENIX 5MR: SASCO (SIEMENS FAMILY) 55 pins, que se observa en la figura 36.

Figura 36. ECU FENIX MR 55 pins.

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3.2.2. DISTRIBUIDOR ÓPTICO

Este elemento, distribuye la tensión de alto voltaje que es inducida por la bobina de encendido (De Castro Vicente, 2008). Hacia cada una de las bujías ubicadas en cada cilindro para generar el salto de chispa, según el orden de encendido, que en este caso es: 1-3-2, para este sistema se utilizó un distribuidor óptico, el cual lleva en su interior el sensor de posición del cigüeñal (CKP), el distribuidor seleccionado se observa en la figura 37.

Figura 37. Distribuidor óptico.

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3.2.3. SENSOR MAP

El sensor MAP transmite la información a la ECU sobre la presión que existe en el múltiple de admisión del vehículo para que de esta manera la ECU, procese esta información y se realice la mezcla de combustible lo más estequiometria posible, se seleccionó un sensor MAP marca Delphi de tres cables correspondientes a: masa, voltaje de referencia y señal, el cual se ilustra en la figura 38.

Figura 38. Sensor MAP. Para el correcto funcionamiento este sensor, debe trabajar con un voltaje de referencia de: 4.7 – 5.2 V.

La medición de este sensor en KOER entre el cable de señal y masa deben ser las siguientes indicadas por el fabricante, indicadas en la tabla 2. Tabla 2. Valor de voltajes del sensor MAP. (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Voltaje de

1.0 - 1.5 V

Aleta cerrada

referencia

4.5 - 5.0 V.

Aleta abierta

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3.2.4. SENSOR DE OXÍGENO.

El sensor de oxígeno es imprescindible para que el motor trabaje lo más cercano posible a una mezcla estequiometria, para este efecto el sensor mide a través de los gases de escape la cantidad de oxígeno que resulta de la combustión para ajustar así la mezcla de aire combustible (Chilton Centrum, 2005). Se seleccionó un sensor de oxígeno marca Bosch que se observa en la figura 39, de 4 cables, correspondientes a: masa, señal y los dos restantes a una resistencia de caldeo que ayuda al sensor a calentarse de manera más rápida.

Figura 39. Sensor de oxígeno.

3.2.5. SENSOR TPS

La ECU necesita conocer el ángulo de apertura de la mariposa de aceleración para este efecto utilizamos un sensor TPS que se observa en la figura 40, el cual es solidario al eje de la aleta de aceleración, enviando así a la ECU, la posición exacta en la cual se encuentra la misma, se seleccionó un sensor TPS de marca Delphi de tres cables correspondientes a: Masa, Voltaje de referencia y Voltaje

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Figura 40. Sensor TPS. Para el correcto funcionamiento este sensor, debe trabajar con un voltaje de referencia de: 4.7 – 5.2 V, y sus mediciones en KOER con el sensor desconectado deberán ser las siguientes indicadas por el fabricante en la tabla 3 para su medición de voltaje en KOER y su resistencia entre terminales con el sensor desconectado que se indica en la tabla 4. Tabla 3. Medición de voltaje en KOER del sensor TPS (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Posición de la aleta

Voltaje de señal

Ralentí o cerrada

0.4 - 0.8 V

Totalmente abierta

4.1 - 4.8 V

Tabla 4. Resistencia entre terminales con el sensor TPS desconectado. (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Resistencia total (ter. A-B)

7Ω

Aleta cerrada (ter. B - C)

2.6 Ω

Aleta abierta (ter. B - C)

8.3 Ω

50

3.2.6. SENSOR IAT

El sensor IAT, es necesario para que la ECU, interprete la temperatura del aire que ingresa al motor, seleccionamos un sensor marca Delphi, que se observa en la figura 41, de dos cables los cuales corresponden a: masa y señal.

Figura 41. Sensor IAT. Según los valores que indica el manual del servicio de la ECU Fénix 5Mr los valores de resistencia del sensor IAT deben ser los siguientes indicados en la tabla 5.

Tabla 5. Valores de resistencia del sensor IAT. (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Temperatura (oC)

-10

-5

Resistencia (Ω)

9,2

7,27

Voltaje (V)

3,96 3,75 3,52 3,28 2,79 2,54 2,29 2,06 1,84

0

5

15

5,8 4,65 3,06

20

25

30

35

2,5

2,06

1,7

1,41

51

3.2.7. SENSOR ECT. La computadora requiere este sensor ya que realiza un enriquecimiento de combustible en la fase de calentamiento, aumentando el ancho de pulso de inyección hasta que el motor llegue a su temperatura normal de funcionamiento, el sensor ECT seleccionado se encuentra ilustrado en la figura 42.

Figura 42. Sensor ECT. En los motores de combustión interna, la temperatura de trabajo oscila entre (80 - 120) º C, con lo que se garantiza un rendimiento óptimo, por tal razón se seleccionó un Sensor ECT, que trabaja a una temperatura de (0 - 130) o

C, con un voltaje de referencia de: (4.8 – 5.2) V. los parámetros de

funcionamiento deben ser los siguientes indicados por el fabricante que se encuentran en la tabla 6.

Tabla 6. Valores de resistencia del sensor ECT. (Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)

Temperatura

Resistencia

15 oC

4,1 - 4,7 K Ω

20 oC

3-4KΩ

80 oC

332 Ω

128 oC

77,7 - 84 Ω

52

3.2.8. INYECTORES.

Se seleccionaron los inyectores de acuerdo al caudal de combustible que estos entregan, para el cálculo del caudal se tiene la siguiente fórmula:

[1]

Dónde:

Injector Flow Rate (lb/hr): Caudal en (lb/hr). Engine HP: Potencia del motor. Number of Injectors: Número de inyectores. BSFC: Indica el factor de calor al que está siendo sometido el motor, detallado en la tabla 7. Injector duty cycle: Ciclo en milisegundos en el cual el inyector permanecerá abierto, tomando una referencia de 0.8 para un mejor funcionamiento y vida útil del inyector (Orozco Cuautle, 2007).

Tabla 7. Tabla de factores BSFC. Tipo de motor

Gasolina

Alcohol

Alta compresión

0,45 - 0,55

0,90 - 1,10

Baja compresión

0,50 - 0,60

1,00 - 1,20

Turbo alimentado

0,55 - 0,65

1,10 - 1,30

53

Cálculo de caudal de combustible: Datos: Potencia: 80 hp. BSFC: 0.5 (motor de baja compresión). Numero de inyectores: 3 Injector duty cycle: 0.8

[2]

De acuerdo a estos cálculos se procedió a elegir los inyectores más adecuados, para que cumplan con el caudal establecido, así como su funcionamiento sea el correcto y se ajuste a los parámetros de inyección que ordena la ECU para la inyección del combustible, los cuales se pueden observar en la figura 43.

Figura 43. Inyectores.

54

3.2.9. SENSOR DE DETONACION KS Este sensor es necesario para que la computadora conozca el cascabeleo producido en el block del motor y determine así el adelanto o retardo de la inyección de combustible según lo requiera en cada régimen, el sensor de detonación seleccionado se encuentra ilustrado en la figura 44.

Figura 44. Sensor de detonación KS.

3.2.10. BOMBA DE GASOLINA

Nuestro sistema de inyección electrónica, consta de 3 inyectores, en un motor de 993 CC, para su correcto funcionamiento el sistema, necesita 3.8 Bares de presión, para lo cual se seleccionó una bomba eléctrica Avicar de 4 Bares de presión, la misma que se observa en la figura 45, de esta manera se garantiza la presión y el caudal necesarios hacia los inyectores.

55

Figura 45. Bomba de combustible.

3.2.11. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN

Se seleccionó una riel de inyectores marca delphi que incluye el regulador de presión como se puede observar en la figura 46, para que así la presión que llega hacia los inyectores sea la correcta, sellando la cavidad del inyector número cuatro para efecto de que funcione correctamente en el motor de tres cilindros.

Figura 46. Riel de inyectores y regulador de presión.

56

3.2.12. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN

El múltiple de admisión que se uso fue el original del Suzuki Forza II, que se observa en la figura 47, modificando sus cavidades para alojar a los inyectores, sellando los conductos de refrigeración hacia el carburador, e incluyendo en la cavidad del carburador la toma de aire para el sistema de admisión, que se ilustra en la figura 48.

Figura 47. Múltiple de admisión original.

Figura 48. Múltiple de admisión modificado.

57

3.2.13. CUERPO DE ACELERACIÓN Y TOMA DE AIRE

Se seleccionó un cuerpo de aceleración de un auto Chevrolet Aveo que se observa en la figura 49, esta selección, presenta las mejores características de paso de aire así como el alojamiento para el sensor TPS y la válvula de paso de aire IAC.

En la toma de aire que se ilustra en la figura 50, se realizó un molde para la cavidad donde se alojaba el antiguo carburador y otra para el cuerpo de aceleración, las cuales posteriormente se soldaron una a cada extremo, y se colocó además una toma de vacío para el sensor MAP y una base para el cable del acelerador.

Figura 49. Cuerpo de aceleración.

58

Figura 50. Toma de aire.

3.2.14. FILTRO DE COMBUSTIBLE.

Es necesario sustituir el filtro de combustible ya que el anterior no se adapta a las características del sistema de inyección, por cuanto el filtro que se seleccionó es uno de mayor resistencia a la presión que entrega la bomba de combustible, así como mayor filtración de impurezas que puedan existir, este filtro se lo ilustra en la figura 51.

Figura 51. Filtro de combustible.

59

4. ANALISIS Y RESULTADOS.

60

4.1. PRUEBAS PREVIAS A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.

Previa la adaptación del sistema de inyección electrónica se realizaron las respectivas pruebas de potencia, consumo de combustible, y emanación de gases contaminantes al medio ambiente, para de esta manera determinar y analizar las mejoras y beneficios que resultan de la adaptación de dicho sistema, y posteriormente comparar cada uno de estos resultados con los mismos que se realizaron una vez adaptado el sistema de inyección electrónica, para determinar así con exactitud y en base a valores reales el incremento de potencia y la reducción tanto de consumo de combustible, y emanación de gases contaminantes al medio ambiente.

4.1.1. PRUEBA DE POTENCIA.

La prueba de potencia se realizó en el dinamómetro del Centro de Transferencia Tecnológico Para la Capacitación e Investigación en control de Emisiones Vehiculares (CCICEV) de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, para esta prueba el vehículo se introdujo en el dinamómetro como se observa en la figura 52, con las respectivas medidas de seguridad, tanto para el vehículo como para el técnico encargado de realizar la prueba de potencia.

Una ves introducido el automovil, se obtuvo como resultado una potencia maxima de: 40.5 HP. Como se observa en las respectivas curvas de la figura 53.

61

Figura 52. Prueba de potencia en dinamómetro.

Figura 53. Grafica de resultados prueba de potencia Suzuki Forsa II.

62

Con el motor del vehículo puesto en marcha los resultados que se obtuvieron a las diferentes revoluciones fueron los siguientes, indicados en la tabla 8. Tabla 8. Valores de la prueba de potencia.

Una vez concluida la prueba y con los valores plenamente establecidos, tanto en la figura 52, como en la tabla 8 de resultados, se determinó que la potencia del vehículo con el sistema de carburador, fue de 40.5 HP a 4800 Rpm

63

4.1.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE.

Para la prueba de consumo de combustible con el sistema de carburador, se procedió a llenar el tanque de combustible del vehículo en su totalidad con capacidad de 8 Gl. en el sector del centro comercial el Condado Shopping, tomando dicho punto de partida de la prueba, que se realizó hasta el redondel de la “Ciudad Mitad del Mundo” y viceversa Condado Shopping, recorrido el cual comprendió una totalidad de 29 Km, con una velocidad promedio de 60 Km/h. y abasteciendo el tanque de combustible nuevamente en su totalidad, se observó que el consumo fue de 0.62 Gl; con estos datos, se puedo obtener el consumo del vehículo mediante la siguiente fórmula:

DATOS:

Velocidad promedio: 60 Km/h. Consumo: 0.62 Gl. Distancia: 29 Km.

[3]

Con lo cual se establece que el rendimiento de combustible previo la instalación del sistema de inyección electrónica es de 46.77 Km/Gl.

64

4.1.3. PRUEBAS DE CONTAMINACIÓN DE GASES.

La prueba de gases contaminantes se realizó en las instalaciones del CCICEV de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, teniendo como precedente los límites máximos de emisión de gases contaminantes vigentes por el Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN) en su norma: NTE 2008, que se indican en la tabla 9, establecidos para el año y el cilindraje del vehículo:

Tabla 9. Límites máximos de emisión de gases contaminantes. (INEN, 2008)

Año

% CO Vol. HC ppm 0 a 1500 cc 1500 a 3000cc 0 a 1500 cc 1500 a 3000cc

1989 y Anteriores

5,5

6,5

200

200

1990 a 1999

3,5

4,5

650

750

1

1

200

200

2000 y Posteriores

Así como también se tomó en consideración los límites establecidos por el INEN de emanación de gases contaminantes para vehículos alimentados tanto por carburador e inyección electrónica, que se indican en la tabla 10.

65

Tabla 10. Porcentajes y proporciones según el tipo de alimentación. (INEN, 2008)

Porcentaje y proporciones

Tipo de motor Carburador

Inyección

CO

Entre 2,5 y 0,5 %

Entre 1,5 y 0,5 %

HC

Hasta 300 ppm

Entre 50 y 150 ppm

O2

Entre 1,5 y 0,7 %

Entre 0,8 y 0,4 %

Con los estándares de emanación de gases plenamente establecidos y plenamente identificados, se procedió a realizar la prueba al vehículo para determinar los niveles de contaminación que presenta el automóvil previo la adaptación del sistema de inyección electrónica, resultados que se encuentran detallados en la tabla 11.

Con los resultados obtenidos, podemos concluir en base a los niveles establecidos por el INEC para el automóvil Suzuki Forsa II año 1992 con sistema de alimentación de carburador, que estos no se encuentran dentro del rango permitido, se puede observar que el nivel de CO está muy por encima de lo permitido, así como el porcentaje de oxígeno también es muy elevado, en cuanto a las partículas de HC estas se encuentran ligeramente elevadas, resultados se esperan corregir y mejorar considerablemente, con la adaptación del sistema de inyección electrónica.

66

Tabla 11. Resultados de la prueba de emisión de gases contaminantes .

67

4.2. UBICACIÓN, MONTAJE Y CONEXIONES

La ubicación y montaje de todos los elementos que conforman el nuevo sistema de inyección electrónica se realizó de acorde a las funciones que cumple cada uno de los elementos antes seleccionados.

4.2.1. ECU

La unidad de control electrónica (ECU) se la ubico en el interior del vehículo para evitar así algún posible contacto con filtraciones de agua que podría ocurrir en el habitáculo del motor, donde se planifico inicialmente su posición.

4.2.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN

Una vez retirado el múltiple de admisión original que se muestra en la figura 54, se acopló el nuevo múltiple que fue modificado con el servicio de torno y fresa como se puede observar en la figura 55, con los agujeros respectivos, para alojar a los tres inyectores, la toma de aire por un extremo, sensor de temperatura y los respectivos vacíos necesarios tanto para el servo freno, sensor MAP y regulador de presión de combustible.

68

Figura 54. Múltiple de admisión sistema a carburador.

Figura 55. Montaje múltiple de admisión modificado.

69

4.2.3. DISTRIBUIDOR

Retirando el distribuidor original del auto que se muestra en la figura 56, se acopló el distribuidor electrónico que se observa en la figura 57, en su correcta posición para efecto de que genere la chispa para cada uno de los cilindros.

Figura 56. Distribuidor original Suzuki Forsa II.

Figura 57. Distribuidor óptico acoplado.

70

4.2.4. BOMBA DE COMBUSTIBLE

Se colocó la bomba de combustible dentro del tanque reservorio, con las debidas precauciones para evitar posibles contratiempos, para esto se retiró la antigua bomba de combustible de baja presión, y se realizó la adaptación que se observa en la figura 58, fuera del tanque de combustible.

Figura 58. Adaptación de la bomba eléctrica de combustible.

4.2.5. SENSOR DE TEMPERATURA ECT

Este sensor se lo ubicó lo más cercano al termostato, como se observa en la figura 59, en donde antiguamente se alojaba el termo swich original del auto, para que de esta manera el sensor pueda cumplir su función de estar en contacto con el refrigerante y enviar así la información a la ECU para efecto de ajustar la inyección de combustible.

71

Figura 59. Sensor de temperatura ECT.

4.2.6. TOMA DE AIRE Para la toma de aire se utilizó un tubo de acero galvanizado de 2 1/2 pulgadas y 12cm de largo, el cual fue doblado en un ángulo de aproximadamente 90º para que conduzca el aire hacia el múltiple de admisión y posteriormente a la cámara de combustión, Una vez lista la toma de aire se procedió a acoplarla al múltiple de admisión y por el otro extremo se acopló el cuerpo de aceleración, se puede observar la adaptación, en la figura 60.

Figura 60. Acoplamiento de la toma de aire al múltiple de admisión.

72

4.2.7. INYECTORES

Previa la colocación de los inyectores se realizó su comprobación en el banco de pruebas que se puede observar en la figura 61, para verificar: estanqueidad caudal y pulso de inyección, así como su limpieza en el ultrasonido, para garantizar su correcto funcionamiento.

Figura 61. Comprobación de los inyectores en banco de pruebas.

Con los inyectores comprobados y correctamente funcionando, se los ubicó sobre los agujeros del múltiple de admisión, como se observa en la figura 62.

73

.

Figura 62. Inyectores sobre el múltiple de admisión.

4.2.8. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN

El riel de inyección se lo ubico sobre los inyectores con sus respectivos seguros y fijaciones al múltiple de admisión, como indica la figura 63, el regulador de presión se acopló a un conducto de vacío tomado del múltiple de admisión para su correcto funcionamiento.

Figura 63. Colocación del riel de inyectores.

74

4.2.8. CUERPO DE ACELERACIÓN

El cuerpo de aceleración se lo colocó en el extremo posterior de la toma de aire como se observa en la figura 64, con sus respectivas conexiones tanto de refrigeración, vacíos, así como el cable del acelerador.

Figura 64. Cuerpo de aceleración en la toma de aire.

75

4.2.10. TPS Y VÁLVULA IAC

El sensor TPS, se lo ubicó en el cuerpo de aceleración en el eje solidario a la mariposa de aceleración, para enviar así la información sobre la posición de la mariposa a la ECU; la válvula IAC se colocó de igual manera en el cuerpo de aceleración en su respectiva apertura, regulando así el paso de aire para el control de ralentí, se observan tanto el sensor TPS y la válvula IAC en la figura 65.

Figura 65. Sensor TPS y válvula IAC sobre el cuerpo de aceleración.

76

4.2.11. SENSOR DE OXÍGENO

Para la instalación de este sensor se realizó un agujero con ayuda de la suelda autógena en el tubo de escape, y se soldó una tuerca para la correcta sujeción del sensor, como se puede observar en la figura 66.

Figura 66. Perforación y soldadura de la tuerca para el sensor de oxígeno. Con la tuerca correctamente soldada ubicamos el sensor de oxígeno como se observa en la figura 67, para que realice así su función de censar los gases de escape.

Figura 67. Sensor de oxígeno.

77

4.2.13. SENSOR DE DETONACION KS

Este sensor se lo ubico en la parte frontal del motor, como se aprecia en la figura 68, aprovechando una cavidad situada en la parte media de los cilindros, para ello se realizó un roscado de paso 3/8 rosca gruesa y se utilizó un perno de 1 pulgada de longitud para su fijación al block, y que pueda de esta manera percibir las vibraciones producidas por el motor y trasmitir a la ECU dicha información.

Figura 68. Sensor de detonación KS.

4.2.14. SENSOR IAT Y FILTRO CÓNICO

Para el sensor IAT se realizó un agujero en la toma plástica de admisión, como se indica en la figura 69, cumpliendo así la función de censar la temperatura del aire de admisión; por otra parte el filtro cónico se lo colocó en el extremo de la toma plástica de aire y posteriormente se acopló al cuerpo de aceleración, tal como se ilustra en la figura 70.

78

Figura 69. Sensor IAT en conducto plástico.

Figura 70. Filtro de aire y conducto de aire platico.

4.2.15. SENSOR MAP

Este sensor se lo ubicó junto a la carrocería del automóvil como se observa en la figura 71, con su respectivo conducto de vacío tomado del múltiple de admisión para su óptimo funcionamiento.

79

Figura 71. Sensor de presión absoluta MAP.

4.2.16. BOBINA DE ENCENDIDO

Se ubicó la bobina de encendido en la carrocería del auto, para obtener una buena fijación y su respectiva masa para lograr un buen funcionamiento y que genere una excelente chispa para el momento tanto del encendido como de la combustión, se puede observar la ubicación de la bobina de encendido en la figura 72.

Figura 72. Bobina de encendido.

80

4.2.17. FILTRO DE COMBUSTIBLE

Retirando el filtro antiguo, se colocó el nuevo filtro de alta presión de combustible que ilustra la figura 73, para garantizar una máxima filtración de impurezas.

Figura 73. Filtro de combustible.

4.2.18. CONEXIONES

Una vez ubicados cada uno de los sensores, actuadores así como los respectivos sistemas y elementos, se procedió a conectar cada uno de ellos con la ayuda del diagrama eléctrico que corresponde a este sistema de inyección electrónica multipunto.

81

4.3. TIEMPOS DE OPERACIÓN DE MAQUINAS, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Para efecto de la adaptación y ubicación de cada uno de los elementos antes mencionados, se utilizaron diferentes herramientas como llaves, desarmadores, rachas y de más elementos mecánicos así como sueldas autógena, suelda de cautín para alambre de cobre, comprobador de corriente, manuales y finalmente el computador donde se realizó el trabajo escrito, los tiempos de operación se detallan en la tabla 12.

Tabla 12. Tiempos de operaciones de máquinas, equipos y herramientas. Herramientas (llaves, desarmadores, rachas, etc.) 200 horas Manómetro de presión de combustible

2 horas

Cautín para soldar

5 horas

Suelda Autógena

4 horas

Tester y ultrasonido para inyectores

2 horas

Comprobador de corriente

3 horas

Manual de servicio ECU Fénix 5Mr.

8 Horas

Computador

200 horas

4.4. PRUEBAS, POSTERIORES A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.

Una vez concluida la adaptación del sistema de inyección electrónica en su totalidad, con el motor puesto en marcha, las calibraciones y afinaciones respectivas, se procedió a realizar las pruebas de potencia, consumo de combustible y emanación de gases contaminantes al medio ambiente, para establecer así los resultados y mejora, que resultan de la adaptación del sistema de inyección electrónica.

82

4.4.1. PRUEBAS DE POTENCIA

Figura 74. Prueba posterior de potencia y torque en dinamómetro.

Al igual que las pruebas previas, se realizó la prueba posterior en el dinamómetro del CCICEV de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, para esta prueba el vehículo fue introducido en el dinamómetro, como se puede observar en la figura 74, con las respectivas medidas de seguridad, tanto para el vehículo como para el técnico encargado de realizar la prueba, determinando así el aumento de potencia resultado de la implementación del sistema de inyección electrónica, resultados que se indican con sus respectivas curvas en la figura 75.

83

Figura 75. Grafica de resultados prueba de potencia y torque Suzuki Forsa II

Con el motor del vehículo puesto en marcha los resultados que se obtuvieron a las diferentes revoluciones fueron los siguientes, indicados en la tabla 13.

84

Tabla 13. Valores de la prueba posterior de potencia y torque.

Una vez concluida la prueba y con los valores plenamente establecidos, tanto en la gráfica como en la tabla de resultados, se determinó que la potencia del vehículo con el sistema de inyección electrónica, es de 52.9 HP a 4900 Rpm.

85

Realizadas las pruebas de potencia en el dinamómetro tanto con el sistema original de carburador, así como con la implementación del sistema de inyección electrónica, se pudo determinar que el aumento de potencia es de 12.4 HP, resultado que se observa en la figura 76, demostrando uno de los beneficios que ofrece la adaptación del sistema de inyección electrónica en el automóvil, y garantiza un mayor rendimiento sin precedentes, y se confirma así uno de los objetivos planteados en este proyecto de tesis.

Potencia 53 HP

60 50

44 HP HP

40 Carburador

30

Inyección Electrónica

20 10 0 Carburador

Inyección Electrónica

Figura 76. Grafico comparativo de potencia: Carburador Vs. Inyección Electrónica.

86

4.4.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE

Para la prueba de consumo de combustible con el sistema de inyección electrónica instalado, se procedió a realizar la misma prueba con el sistema de carburador, llenando en su totalidad el tanque de combustible del automóvil que tiene una capacidad de 8 Gl. en el sector del centro comercial el Condado Shopping, tomando dicho punto de partida de la prueba, que se realizó hasta el redondel de la “Ciudad Mitad del Mundo” y viceversa Condado Shopping, recorrido el cual comprendió una totalidad de 29 Km, con una velocidad promedio de 60 Km/h. y abasteciendo nuevamente el tanque de combustible en su totalidad, observamos que el consumo fue de 0.54 Gl; con estos datos, se puedo obtener el consumo del vehículo mediante la siguiente formula.

DATOS: Velocidad promedio: 60 Km/h. Consumo: 0.54 Gl. Distancia: 29 Km. (4)

Con lo cual se establece que el rendimiento de combustible con el sistema de inyección electrónica es de 53.70 Km/Gl

Establecidos los respectivos resultados de la prueba de ruta para determinar el consumo real de combustible, podemos afianzar aún más los beneficios que resultan de la implementación del sistema de inyección electrónica, para el caso del consumo de combustible, determinamos que el automóvil, presenta una disminución de consumo de 6.93 Km/gl; como se establece en la figura 77 se confirma otro de los objetivos planteados en el proyecto de tesis.

87

Rendimiento de combustible 54

53,70 Km/gl

52

Km/gl

50 48

46,77 Km/gl

Carburador

46

Inyección Electrónica

44 42 Carburador

Inyección Electrónica

Figura 77. Grafico comparativo de rendimiento de combustible: Carburador Vs. Inyección Electrónica.

4.4.3 PRUEBA DE GASES CONTAMINATES

La prueba de gases contaminantes con el sistema de inyección electrónica se realizó en las instalaciones del CCICEV de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, donde los resultados una vez finalizada la prueba fueron los siguientes indicados en la tabla 14.

Tabla 14. Valores de emisiones de las pruebas previas y posteriores. Emisión CO CO2 NOx HC O2 Lambda

Carburador

Inyección

6,41% 8,70% 61 ppm 328 ppm 4,00% 0.971 : 1

3,44% 10,50% 58 ppm 201 ppm 3,87% 1,07 : 1

88

Tabla 15. Resultados de la prueba de emisión de gases contaminantes.

Con los resultados establecidos, se puede realizar las comparaciones de los diferentes gases contaminantes, donde podemos establecer la disminución considerable de emisiones de CO, NOx, HC y O2 al medio ambiente tal como se establece en los gráficos 78, 79, 80, y 81 respectivamente, de esta manera

afianzamos

aún más,

los

beneficios que

resultan

de

la

implementación del sistema de inyección electrónica en este proyecto de tesis.

89

EMISIÓN DE HC 350

328 ppm

300

ppm

250 201 ppm

200 150

Carburador

100

Inyección electrónica

50 0 Carburador

Inyección electrónica

Figura 78. Grafico comparativo de emisiones de HC: Carburador Vs. Inyección Electrónica.

EMISIÓN DE NOx 61

61 ppm

60,5 60

ppm

59,5 59 Carburador

58,5

58 ppm

58

Inyección Electrónica

57,5 57 56,5 Carburador

Inyección Electrónica

Figura 79. Grafico comparativo de emisiones de NOx: Carburador Vs. Inyección Electrónica.

90

EMISIÓN DE CO 7

6,41 %

Porcentaje de Emisión %

6 5 4

3,44 %

3

Carburador Inyección Electrónica

2 1 0 Carburador

Inyección Electrónica

Figura 80. Grafico comparativo de emisiones de CO: Carburador Vs. Inyección Electrónica.

EMISIÓN DE O2 4

4,00 %

Porcentaje de Emisión %

3,98 3,96 3,94 3,92 3,9

3,87 %

3,88

Carburador Inyección Electrónica

3,86 3,84 3,82 3,8 Carburador

Inyección Electrónica

Figura 81. Grafico comparativo de emisiones de O2; carburador Vs. Inyección electrónica.

91

4.5. CALIBRACIONES

4.5.1 AVANCE DE ENCENDIDO

La calibración del encendido se realizó con ayuda de la lámpara estroboscópica como se observa en la figura 82 y con la regulación del distribuidor se ajustó el avance de encendido en 12 grados a 800 RPM, régimen el cual determina la ECU de nuestro sistema de inyección para el encendido.

Figura 82. Avance de encendido con la lámpara estroboscópica. Cabe recalcar que no es posible realizar una calibración de válvulas tanto de admisión como de escape, ya que las mismas son actuadas mediante propulsores hidráulicos.

92

4.6. ANÁLISIS DE COSTOS.

4.6.1. COSTOS DIRECTOS Los costos directos se relacionaron con todos los implementos tantos mecánicos eléctricos y electrónicos necesarios para la adaptación del sistema de inyección electrónica que se detallan en la tabla 16. Tabla 16. Análisis de costos indirectos. Cantida

Precio

Subtotal

Descripción

d

Unitario ($)

($)

ECU Fénix 5MR

1

350

350

Sensor de temperatura de agua

1

14

14

Sensor de temperatura de aire

1

12

12

Sensor de oxígeno

1

35

35

Sensor de presión absoluta (MAP)

1

40

40

1

38

38

1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 3 2 10 12 (M) 15 (Gl)

44 8 40 40 120 20 60 195 30 15 5 3 0,4 0,2 1,5

44 8 40 120 120 20 60 195 30 15 15 6 4 2,4 30 $ 1198,4

Sensor de posición de la mariposa (TPS) Bomba de combustible Filtro de combustible Riel de inyectores Inyectores Modificación múltiple de admisión Toma de aire Cuerpo de aceleración Distribuidor óptico Bobina de encendido Filtro de aire cónico Relés Silicón automotriz Abrazaderas Cable 12 mm Gasolina extra Total

93

4.6.2. COSTOS INDIRECTOS. Los costos indirectos se relacionaron con todos aquellos equipos y herramientas necesarios para realizar tanto el trabajo de adaptación, así como para la comprobación de resultados y elaboración del trabajo, que se detallan en la tabla 17.

Tabla 17. Análisis de costoso indirectos. Costo/ Equipo

Horas

Hora

Total

Computador

200

0

0

Dinamómetro

2

40

80

Banco de pruebas para inyectores

2

0

0

Torno

4

10

40

200

0

0

Herramientas Costo total

$ 120

4.7. COMPARACIONES, RESULTADOS Y MEJORAS

4.7.1. COMPARACION DE SISTEMAS CARBURADOR VS INYECCION. En la figura 83 se ilustra la vista lateral izquierda del sistema tradicional de carburador donde se puede observar claramente el carburador con su depurador de aire, del cual se podría mencionar que ocupa un gran espacio y resulta menos estético, así como el tamaño del distribuidor convencional, y la bobina de encendido entre los elementos más destacados del sistema convencional de carburador.

94

Figura 83. Vista lateral izquierda sistema de alimentación carburador.

Como se puede observar en la figura 84 la toma de aire, junto con el cuerpo de aceleración y su respectivo filtro de aire resulta ser más estético en cuanto a tamaño de estos elementos que sustituyen al depurador de aire así como la presencia de los inyectores que reducen considerablemente el espacio que ocupaba anteriormente el carburador, se observa claramente también la reducción del tamaño del distribuidor electrónico, la reducción del tamaño de la bobina de encendido, y la presencia de sensores y actuadores del sistema de inyección electrónica.

95

Figura 84. Vista lateral izquierda sistema de inyección electrónica. En la figura 85 se puede observar de igual manera los elementos mencionados anteriormente como el carburador, que se encuentra bajo el depurador de aire, el distribuidor tradicional que conforman el sistema de alimentación por carburador.

96

Figura 85. Vista frontal sistema de alimentación carburador.

En la figura 86 se puede observar claramente el cambio estético que resulta de sustituir el depurador de aire por la toma de aire con el cuerpo de aceleración, la toma plástica con su filtro cónico de aire, así como también el reemplazo del carburador por el riel de inyectores y sus respectivos inyectores, el distribuidor electrónico, y varios sensores como: TPS, MAP, IAT, ECT, KS, Sensor de oxígeno, y actuadores como: inyectores, válvula IAC y bobina de encendido, que conforman el sistema de inyección electrónica multipunto.

97

Figura 86. Vista frontal sistema de inyección electrónica. Como se puede observar en cada una de las comparaciones desde sus respectivas vistas, podemos concluir que la adaptación del sistema de inyección electrónica, resulta mucho más estética, en cuanto a la reducción de sistemas mecánicos, principalmente en la sustitución del carburador, por el riel de inyección con sus respectivos inyectores, el distribuidor electrónico, la bobina de encendido,

la toma de aire con su respectivo cuerpo de

aceleración toma plástica y filtro cónico, se tiene como resultado un diseño mucho más moderno y llamativo en cuanto a que se eliminan todos aquellos elementos que presentan con regularidad daños mecánicos, los cuales como se detalla han sido reemplazados por elementos eléctricos y electrónicos que presentan una mayor fiabilidad en todo sentido.

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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

99

5.1. CONCLUSIONES.

La adaptación de un sistema de inyección electrónica resulta beneficiosa para un vehículo anteriormente alimentado por carburador, ya que Los resultados de las pruebas de potencia y sus comparaciones demuestran el incremento de la potencia del par motor en un 12.4%, Los resultados de análisis de gases demuestran una disminución de emisiones contaminantes de: CO, O2, NOx, HC, y los resultados obtenidos en la prueba de ruta, establecen una reducción del 17% de consumo de combustible.

Es importante conocer a cabalidad y en su totalidad el funcionamiento teórico del sistema de inyección electrónica así como cada uno de sus elementos.

Los elementos a ser seleccionados y construidos para la adaptación de un sistema de inyección electrónica deben ser precisos y de acorde a lo establecido para el diseño realizado.

Las adaptaciones mecánicas que se realizan son mínimas y sin mayores complicaciones, el sistema eléctrico y electrónico es fundamental para su correcto funcionamiento, mediante ajustes y calibraciones electrónicas se optimiza aún más el rendimiento del vehículo, otra de las ventajas de la inyección electrónica.

100

5.2. RECOMENDACIONES.

Previa la adaptación de un sistema de inyección electrónica se debe tener claros los parámetros iniciales y originales del auto tales como: número de cilindros, cilindraje, tipo de encendido, para de esta manera seleccionar el tipo de inyección que más se ajuste a los parámetros y necesidades del vehículo.

El principio teórico de funcionamiento de la inyección electrónica debe ser claro para evitar inconvenientes el momento de la adaptación y selección de cada uno de los elementos.

Los elementos a ser utilizados, tales como: ECU, debe poseer un diagrama claro y especifico, los sensores: MAP, TPS, IAT, ECT, CKP, Oxigeno, KS y actuadores como: Inyectores, Válvula IAC, Bomba de combustible deben ser los apropiados y compatibles con la ECU y el sistema de inyección electrónica a ser adaptado para evitar contratiempos y garantizar así su óptimo funcionamiento.

La construcción de elementos como la toma de aire debe ser precisa y presentar las necesidades requeridas para evitar inconvenientes así como la modificación de los orificios para los inyectores deben ser lo más precisas posibles y de acorde a los inyectores a ser utilizados, de igual manera cada uno de los sensores y actuadores deben colocarse en

los lugares

específicos para los cuales fueron diseñados.

Implementar este tipo de sistemas de inyección electrónica, en autos provistos por carburador, debido a la normativa que rige el municipio de Quito para la eliminación de autos a carburador, para prevenir así su restricción de circulación en el distrito.

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LISTA DE ABREVIACIONES ABS

Sistema de frenos anti bloqueo (Anti Block Break Sistem)

APP

Sensor de Posición del Sedal del Acelerador.

BSFC

Factor de 0.4 a 0.7 que Indica el Calor al que el Motor está siendo Sometido

CC

Centímetros Cúbicos (Cubic Centimeters)

CCICEV

Centro de Transferencia Tecnológica Para la Capacitación e Investigación en control de Emisiones Vehiculares

CKP

Sensor de Posición del Cigüeñal (Crankshaft Position Sensor)

CHT

Sensor de Temperatura de la Culata

CMP

Sensor de Posición del Árbol de Levas (Cramshaft Position Sensor)

cm.

Centímetros

ºC

Grados Centígrados

CO

Monóxido de Carbono

CO2

Dióxido de Carbono

ECT

Sensor de Temperatura del Refrigerante (Coolant Temperature Sensor)

ECM

Modulo Electrónico de Control (Electronic Control Module)

ECU

Unidad Electrónica de Control (Electronic Control Unit)

EFI

Inyección Electrónica de Combustible (Eletcronic Fuel Injection)

EFT

Sensor de Temperatura del Combustible

ºF

Grados Fahrenheit

Gl

Galones

HC

Hidrocarburos

H

Hidrogeno

HP

Caballos de Fuerza (Horse Power)

IAC

Control de Ralentí (Idle Air Control)

IAT

Sensor de Temperatura de Admisión (Intake Air Temperature Sensor)

INEN

Instituto Ecuatoriano de Normalización

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KOEO

Switch Abierto Motor Apagado (Key On Engine Off)

KOER

Switch Abierto Motor Encendido (Key On Engine Run)

KM.

Kilómetros

KM/h.

Kilómetros por hora

KPA

Kilo Pascales

KS

Sensor de Detonación (Knock Sensor)

Lb.

Libras

MAP

Sensor de Presión Absoluta del Múltiple (Manifold Absolute Pressure Sensor)

MAF

Sensor de Flujo de Aire (Measure Air Sensor)

mm.

milímetros

NOx

Óxidos de Nitrógeno

NTC

Coeficiente Térmico Negativo

O2

Oxígeno

PCM

Módulo de Proceso de Control Electrónico (Processor Control Module)

PMS

Punto Muerto Superior

PROM

Memoria Programable solo de Lectura (Programable Read Only Memory)

PSI

Libra-Fuerza por Pulgada Cuadrada (pounds per square inch)

ppm

Partículas Por Millón

RAM

Memoria de Acceso Aleatorio (Random Access Memory)

ROM

Memoria solo de Lectura (Read Only Memory)

RPM

Revoluciones por Minuto

SOHC

Un solo árbol de levas (single overhead camshaft)

TPS

Sensor de Posición de la Mariposa. (Throttle Position Sensor)

VSS

Sensor de Velocidad del Vehículo (Vehicle Speed Sensor)

Vol.

Volumen

V

Voltios

$

Dólares

Ω

Ohmios

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ANEXOS.

DIAGRAMAS INDIVIDUALES DE SENSORES Y ACTUADORES.

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