Todos los sistemas de inyección usados actualmente han sido de inyección en colectores, salvo contadas excepciones , algunas del pasado y mas recientemente motores como los IDE de Renault , los Mitsubishi GDI o los HPI de Peugeot , vamos a analizar principalmente los sistemas de inyección a colector , que es lo que siempre se habla cuando se refiere a inyección en gasolina.
En general un sistema de inyección de gasolina consta de:
MEDIDOR DE VOLUMEN ,se hace necesario ya que no va a ser el volumen de aire el que succione la gasolina sino que se medirá y en función de ese valor se inyectara la gasolina adecuada
INYECTORES, normalmente 1 por cilindro existiendo la posibilidad de montar uno extra para la inyección en frío
CONTACTOR EN MARIPOSA indica la plena carga o el régimen de carga cero
BOMBA DE GASOLINA ,eléctrica situada normalmente junto al tanque
FILTRO DE GASOLINA, elimina suciedad que obstruiría los inyectores
ACUMULADOR DE PRESIÓN, puede montarse en aquellos sistemas que requieran un suministro muy preciso de la presión de alimentación
SENSORES DE TEMPERATURA del motor
REGULADOR DE PRESIÓN para o bien ajustar la presión de suministro o mantenerla dentro de un rango
VÁLVULA ADICIONAL de aire que permite mantener el régimen de revoluciones ante cargas añadidas como aire acondicionado, alternador. También permite mantener un ralentí superior en frío cuando la marcha suele ser más irregular.
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Esto básicamente es lo que constituye un sistema de inyección aunque como vamos a ver la forma o tipo de cada uno de ellos hace que estos componentes sean muy diferentes entre si, pero su función será similar y su defecto generara los mismos síntomas.
Sistemas de inyección relacionados con el encendido, disponen de captador de revoluciones, así como de posición del cilindro, aunque esto básicamente es para el encendido, también puede usarse para saber si un motor está reteniendo (altas revoluciones y bajos caudales)y cortar el suministro de combustible.
Los sistemas actuales pueden disponer de temperatura y presión del aire de suministro así como sondas lambda que analizan la cantidad de oxigeno en el escape, estos aparecerán mas adelante y explicaremos que hacen.
K-JETRONIC
Este es el sistema de inyección mas básico que existe .De hecho es un sistema totalmente mecánico donde la única pieza eléctrica es la bomba y el ajuste por temperatura del motor.
Este es fácilmente reconocible , ya que dispone de un plato en el conducto de admisión que se mueve oscilando por el paso de aire de admisión actuando a su vez sobre un elemento dosificador que regula la presión de combustible en los inyectores.
Por lo tanto el medidor de caudal se encuentra íntimamente reaccionado con el dosificador, y de este parten los tubos que llegan a cada uno de los inyectores.
Estos inyectores son mecánicos funcionando como toberas por los que sale el combustible pulverizado justo a la entrada de los colectores de admisión a los cilindros, estos comienzan a abrir en 3.3 kg/cm2 y dan su caudal max a 5 kg/cm2 que es la presión de suministro de la bomba.
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El brazo que se acciona por el plato oscilante, actúa sobre un regulador que manda presión a cada uno de los inyectores abriendo estos mas cuanta mayor es la presión, podemos decir que el k- jetronic es un dispositivo de inyección continua a baja presión , donde el volumen de aire aspirado es medido directamente y sirve para determinar la cantidad de combustible a inyectar ,actuando mediante un brazo de palanca sobre el dosificador que pone la presión en los inyectores para que estos suministren el caudal adecuado.
La presión de suministro al dosificador está controlada por un regulador se presión, con el fin de enriquecer la mezcla en determinadas circunstancias sin necesidad de que la cantidad de aire sea mayor .Esto se realiza en modo de funcionamiento en frío, donde se eleva la presión de suministro al dosificador, para que el envío de combustible a los inyectores sea a su vez mayor.
Para elevar la presión de alimentación al dosificador se dispone de una resistencia de calentamiento eléctrica que se conecta en frío y actúa mediante un bimetal sobre el regulador .
Existe un inyector de modo en frío ( baja temperatura en el motor) que está comandado por una señal eléctrica en función de la temperatura del bloque y aporta combustible directamente desde la bomba de gasolina para el caso de arranque en frío. Solo actúa en los arranques si el motor no tiene la temperatura adecuada.
La válvula adicional de aire que bypasea a la mariposa, se acciona de igual manera mediante un bimetal calentado por una resistencia en la propia válvula adicional controlada por temperatura aumentando el aire que entra para mantener un régimen más estable
KE-JETRONIC
Se sigue usando al igual que en las K un dosificador mecánico, encontrándose la variación en que el regulador de presión de suministro desde la bomba de gasolina se controlará electrónicamente
La aparición de la gestión electrónica en la inyección, doto al sistema de una centralita de proceso UEC (unidad electrónica de control) que gobernará mediante un control electrico la presión de suministro, no siendo necesario que el regulador mecánico se vea afectado por la temperatura del motor, si no que este es controlado directamente por la UEC, modificando su presión no solo por índole de temperatura, si no en cualquier otra circunstancia donde se considere necesaria.
A esta inyección se le añade un contacto en la mariposa, que permite cortar la inyección en retenciones ,así como la enriquece ante demandas de potencia max.
Este sistema, se ha usado hasta hace poco tiempo, en la segunda generación de golf se montaba en los 16V, tiene la ventaja frente a un electrónico con inyectores de solenoide , de que sigue funcionando aún con fallo total de la ECU, pero en esta circunstancia sus ventajas de mejor control, y ahorro las pierde.
D-JETRONIC
En estos se va prescindir de un regulador de dosificación mecánico, actuado mediante el plato-sonda que detecta el caudal de aire , los inyectores van a ser electrónicos accionados directamente por la UEC
Esta se encargara de recibir señales de los distintos sensores y actuará sobre los inyectores mediante una solenoide en los mismos , los cuales abrirán dejando salir la gasolina pulverizada por la presión de suministro cercana a los 2 kg/cm2 , el tiempo de apertura oscila entre 0.002 sg a 0.01 seg.
LOS INYECTORES se componen de una aguja que se desplaza (accionada por un electroimán) una cantidad fija de 0.15 mm , permitiendo el paso de combustible, dependiendo la cantidad de gasolina del tiempo en la apertura. Al ser eléctricos la alimentación no va a ser continua, si no que se realizará de forma intermitente.
El captador en el distribuidor, informa de cuando se produce un ciclo, para que las inyecciones se realicen cada vuelta, inyectándose en cada una la mitad de la gasolina necesaria en una explosión
La UCE recibe información de:
El MEDIDOR DE VOLUMEN DE AIRE que no va a ser un plato accionado por el paso de este, sino que se usará un captador de presión en el colector, calculándose en función de este la cantidad de aire que entra en cada momento.
Se usarán además captadores para informar de :
Temperatura del aire para corregir la densidad del mismo
Temperatura del agua del motor que indica el modo de funcionamiento en frío, este recoge una señal de temperatura, informando a la UCE del valor de temperatura en que se encuentra el bloque.
Termocontanto temporizado que evita el enriquecimiento con el motor caliente, este es un elemento que deja pasar o no corriente situado en el bloque motor , y que consta de una lamina bimetal que aprovecha el distinto coeficiente de dilatación para curvarse en un calentamiento abriendo o cerrando un contacto
Contactor de posición de la mariposa, que indica el grado de apertura de la misma
La caja de posición de la mariposa cobra otra importancia, a aparte de generar la posición de mínima y máxima carga genera la señal para enriquecimiento en aceleración.
Como la presión de suministro ahora se va a mantener estable, no precisa de un regulador que aumente esta en función de temperatura de motor al igual que las K o KE, ya que el grado de dosado se hace mediante tiempo de apertura de los inyectores , no obstante existirá un regulador que se encarga de mantener la presión en la rampa de inyectores en un valor preciso y estable ,de forma que se recircule el exceso de combustible al tanque de esta manera se evita el calentamiento de la gasolina y su posible vaporización.
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Este regulador va a precisar de una corrección por la depresión del colector , para evitar que en cargas muy bajas el gran vacío en el colector genere una diferencia de presión en los inyectores casi un Kg/cm2 mayor , y por lo tanto un mayor caudal de gasolina a través de ellos.
La ventaja de este sistema no fue grande respeto de los sistemas de carburación por lo que se sustituyo la determinación del volumen de aire por un medidor de caudal naciendo la L-jetronic
L-JETRONIC
La L-jetronic en sus múltiples variantes, es el sistema de bosch mas extendido, se encuentran realizaciones similares en el mercado según el fabricante Nissan Efi, Subaru MPFi, Toyota Efi VW Digifant, ect.
En este sistema se retorna al medidor de caudal de aire en el colector de admisión, siendo este totalmente electrónico .
El caudal de aire aspirado por el motor va a ser la magnitud principal para establecer el correcto dosado o suministro de combustible, este se emplaza entre el filtro y la mariposa del acelerador, de esta manera la señal de caudal se adelanta a la llegada efectiva del aire al motor siendo útil este factor para el correcto funcionamiento en etapas de transito ( cambio de ralentí a acelerar).
El funcionamiento está basado en la medición de la fuerza del aire sobre una paleta sonda , la cual se mueve empujada por la corriente de aire y vence la resistencia de un muelle, entre el desplazamiento angular de la paleta y el caudal, existe una relación logarítmica, consiguiéndose una gran precisión de la medida.
El caudal de aire es corregido por la sonda de temperatura del aire , existe un canal que bypaseea la sonda de caudal, este se convierte en un enriquecimiento mayor o menor del caudal en ralentí (sobre el se acuta para ajustar el CO).
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La SONDA LAMBA informa del grado de riqueza , para reducirlo en caso de excesiva cantidad de gasolina.
Es de notar que la sonda lamba aparece a la vez que los catalizadores, los cuales deben recombinar los gases resultantes completando el fenómeno de oxidación y requiriendo para ellos de suficiente O2 en el escape, la información de la sonda lamba no es de porcentaje solo informa de existencia o no de O2 por lo que su trabajo es de ajuste límite.
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LE-JETRONIC
La serie L ha recogido casi toda la evolución en cuanto a los sistemas de inyección se requiere , alcanzándose multitud de series y versiones , los cambios a la E, se pueden observar en la supresión del inyector de arranque en frío, así como la del termocontanto, encargándose la UCE de el aumento de inyección en los inyectores en función de la temperatura del motor.
Las LE alcanzan a muchas variantes , definiéndose varias series entre ellas con pequeñas modificaciones en cuanto al tipo de sensores acompañándose estas de un número detrás de la denominación LE
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LH-JETRONIC
El principal cambio entre las LE y las LH, se refiere al medidor de caudal de aire pasándose de un medidor mecánico, a uno de hilo caliente, este elimina los problemas mecánicos que pueden surgir en el medidor de caudal de aire de un LE, así como una mas rápida respuesta, además de no oponer resistencia alguna al paso de aire.
Se fundamenta en un hilo de platino que se encuentra alimentado por una corriente y un circuito de resistencias de compensación térmica, el caudal de aire que entra enfría el hilo cambiando su resistencia, la temperatura de este hilo se mantiene de forma constante sobre 100ºc, y es la cantidad de corriente que se precisa para ello, la que genera la información de caudal, por el pequeño tamaño del hilo la respuesta es muy rápida.
Al ser una medida de temperatura la que informa de caudal, no se precisa de un valor de temperatura del aire que entra para corregir el volumen por densidad, por lo que se puede prescindir del medidor de temperatura del aire de admisión.
La caja de aire adicional, que normalmente aumenta el caudal de aire en funcionamiento en frío ( caudal que bypasea la mariposa ), esta accionada por una lamina bimétalica que cuando se calienta abre o cierra el paso de aire, el calentamiento de esta lamina se realiza en la misma caja de aire adicional, mediante una resistencia de calentamiento accionada por la UCE al igual que en modelos anteriores.
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Esta caja de aire adicional se puede ver sustituida por la VÁLVULA ROTATIVA DE RALENTÍ, en la que un motor actuado por una corriente pulsatoria modifican el ángulo de giro del mismo frente a un muelle antagonista y de esta forma el grado de apertura en el conducto que bypasea la mariposa.Este sistema modifica el caudal que controla el acelerador, la válvula rotativa de ralentí responde mas precisa y rápidamente a las necesidades de ralentí, adaptando el régimen ante cargas imprevistas, de forma rápida y precisa.
Estas cargas, como son aire acondicionado, servodirección, alternador, tienden a modificar el régimen de ralentí encargándose la UCE de elevarlo convenientemente.
El tornillo de ralentí, es sustituido en la inyección por esta caja de aire adicional o válvula rotatoria, mientras que el tornillo que bypasea el caudalímetro de aire sustituye al de riqueza de mezcla.
MOTRONIC
La mejora en la gestión electrónica, conlleva un aumento de capacidad de calculo, por lo que se incluye en la misma centralita el trabajo de encendido, usándose el momento de este relacionado con la riqueza de la mezcla para un funcionamiento mas perfecto y armónico.
Básicamente se resume a una inyección L-Jetronic a la que se le ha integrado el sistema de encendido, por lo que se requiere de un captador de posición en el volante de inercia del motor para saber cuando se alcanza el punto Muerto Superior, así como un captador que genera la señal de vueltas del motor para la generación de la chispa de encendido, ambos dos se encuentran en el volante motor, funcionando como sensores de inducción, donde una rebaje en el volante de inercia modifica el campo inducido por el sensor, de igual modo que funcionan los sensores de ABS en cada rueda.
El encendido se realiza mediante un mapa, para avanzar el mismo en función de la carga ( demanda al acelerador) y las revoluciones del motor.
Existe otro añadido, consiste en un amortiguador de vibraciones en el caudal de retorno del regulador de presión de la rampa de inyectores, esto evita la formación de burbujas de vapor manteniendo la presión mas estable.
En el mercado existen variantes de todos los tipos, donde el encendido puede ser estático, (sin distribuidor) o con delco, aunque la chispa y los adelantos los lleve la centralita.
La gestión en una motronic a diferencia de las primeras jetronic, es totalmente informatizada, con conversores analógico digitales en las señales eléctricas, encargándose de la gestión del proceso una CPU y un modelo de memoria ROM y RAM, esta etapa de gestión electrónica e informática, ya aparece en algunos modelos de L-Jetronic, siendo en el caso de las motronic un fenómeno generalizado, de esta manera, la sustitución de un chips aporta valore de programa a la CPU, que modifican la cantidad de combustible y momento de la inyección.
SENSORES DE PICADO, la presencia del circuito de encendido íntimamente relacionado con la inyección permite la presencia de sensores de picado, los cuales detectan la presencia de este fenómeno en alguno de los cilindros, detectando la vibración que el picado produce (se suelen montar uno o dos en un bloque de 4 cilindros), actuándose sobre el encendido en una primera instancia o modificando la riqueza de la mezcla en una instancia superior, para evitar este problema tan dañino.
La presencia de una centralita electrónica, puede limitar el limite de giro de un motor eliminando la inyección por encima de determinados valores de revoluciones.
Las señales que recibe la centralita, también pueden incluir información de presión en el colector de admisión así como de presión absoluta atmosférica. Puede asumir la gestión del turbo en un motor sobrealimentado, limitando la presión del mismo cuando se observen condiciones que así lo aconsejen.
La gestión del control de tracción también puede actuar sobre la centralita de inyección modificando el aporte de par que el motor proporciona, al considerar este superior al que pueda transferir el tren motor.
Entre otro de los trabajos de la inyección se le suele encargar reducción de la emisión de Oxidos Nítricos, actuando sobre la válvula de recirculación de gases de escape EGR, permitiéndolo solo en determinadas circunstancias.
En aras de un medio ambiente mas limpio, también suele encargarse de la regeneración del canister, el cual es un bote que recoge los vapores de gasolina que se desplazan del tanque en el momento de repostar, absorbiendo y devolviéndolos al colector en determinadas circunstancias de carga en el motor, con el fin de dejarlo adaptado para recoger los mismos en el próximo llenado del tanque.
La aparición de la gestión informatizada, genera una capacidad de calculo, que permite el tratamiento de muchas señales, complicando en exceso el funcionamiento de la inyección, pero el tratamiento digital de las mismas permite un chequeo continuo reduciendo las posibilidades de fallo, será importante prestar atención a aquellos elementos mecánicos o eléctricos que puedan generar una información errónea, la cual no es fácilmente identificable como tal por la UCE, dejando los fallos completos de sensores a la propia memoria de la centralita.
Otros fabricantes mantienen un sensor de captación de presión en el colector de admisión como elemento para determinar el caudal de entrada al estilo que las D-jetronic. Inyecciones como la Renix de renault, Fenix de citroen, Magneti-marelli, Multec-S, Lucas P,Wewber IAW,etc
Estos sistemas no son equivalentes a los D-jetronic, ya que aunque usan el parámetro de la presión en el colector para estimar el volumen de aire que entra al motor, la gestión mas elaborada e integrada con el encendido así como la cantidad de sensores que usan, la equiparan mas a una motronic.
Es necesario decir,que el sensor imprescindible para el funcionamiento en una inyección es el que se usa para determinar la cantidad de aire que entra en el motor, siendo los demás sensores para funcionar en determinados momentos o para un dosado mas preciso, por lo tanto permite el funcionamiento en caso de fallo, no así el de caudal de aire o captador de presión ( según el sistema) los cuales son imprescindibles para el funcionamiento del motor.
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MONOPUNTO
En su funcionamiento se usa la posición de la mariposa , así como la depresión en el colector , para determinar la cantidad de aire que entra en el motor, y un inyector para realizar el aporte de combustible . Encontramos la motronic de bosch, AC Delco, Fiat SPI y rover SPI. , su funcionamiento es similar a un carburador, inyectando el combustible sobre la mariposa de igual forma que lo haría este , se agrupa el regulador de presión e inyector en un solo modulo , reduciendo su tamaño y precio, dispone de los mismos sensores que un sistema de inyección electrónico multipunto usándose en motores de baja cilindrada , permitiendo el uso de catalizador mediante la adopción de una sonda lambda.
INYECCIÓN DIRECTA
Actualmente se usan por algunos fabricantes inyecciones directa de gasolina que a parte de presiones de inyección notablemente mas altas del orden de 50 a 80 kg/cm2 usan un funcionamiento a medio régimen de mezcla pobre, llegando a valores de porcentajes de 25:1 notoriamente superiores los de 15:1 de los dosados mínimos permitidos para un funcionamiento regular en los sistemas antes relatados.
En este caso la inyección no es a colector sino dentro del propio cilindro, pero eso es motivo de otro trabajo
La finalidad del escrito de relatar cada uno de los sistemas de obtención de mezcla para motores Otto pretende, arrojar algo de luz entre la ensalada de letras que se convierte el mundo del motor, la cual nos puede confundir, por pensar que todos los sistemas de inyección son iguales.
Ahora que los circuitos de inyección son de accionamiento electrónico, la propia UCE se encarga de recoger el fallo de cualquiera de los elementos a ella conectada, guardando el fallo, para un posterior chequeo. Esto que parece muy útil hay veces que como todo,se vuelve un problema.
Los mecánicos, terminan descargando sobre la UCE toda la responsabilidad de la gestión de la inyección, olvidando la existencia de elementos mecánicos como el citado regulador de presión, el cual ante el desacoplo o rotura del conducto que lo une al colector, no rebaja la presión de la rampa en momentos de baja carga, lo que incrementa grandemente los consumo, sobre todo en circuitos urbanos, donde el acelerador pasa muchos ratos prácticamente cerrado.
De igual modo las entradas de aire incontroladas al colector generan marchas irregulares y tirones sobre todo a media y baja carga, aumentándose la probabilidad en sistemas complejos, por la cantidad de conductos que entran al colector y son susceptibles de fugar.
Los fallos que recoge la centralita, suelen resumirse a fallos completos circuitos abiertos o cerrados, pero no a una respuesta adecuada a cada circunstancia, es misión del mecánico, entender el funcionamiento, conocer la respuesta de cada instrumento para cada circunstancia y de esta forma comprobar si cumplen su misión correctamente en cada momento.
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