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SEDE LOS ANGELES

AREA MECANICA INYECCION ELECTRONICA GASOLINA

C.M.S

Inyectores Electrónicos de Combustible

Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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INYECTORES Si no el principal uno de los más importantes elementos del sistema de inyección electrónica, existiendo también mecánicos como mencionamos en el sistema K y KE, pero en este capitulo abordaremos los inyectores eléctricos. Básicamente son una válvula que permite el flujo de combustible hacia las cámaras o múltiple de admisión al recibir una señal desde la unidad de control

Como muestra el diagrama eléctrico el inyector es un solenoide normalmente cerrado que se encuentra conectado por una de sus 2 conexiones a alimentación (12 volts) provenientes de un rele, interruptor de encendido etc. y por la otra terminal a la unidad de control. Como hemos mencionado anteriormente la cantidad de combustible que fluya con la apertura del inyector estará ligada directamente con el tiempo que permanezca energizado dicho inyector y la cantidad de apertura que tenga, como sabemos la unidad de control para poder poner el inyector en posiciones intermedias y así regular el flujo de combustible debe ser capas de variar la magnitud del campo magnético del solenoide, pero como no lo puede hacer en forma análoga lo hará en forma digital, a través de pulsos de trabajo, específicamente en el control del negativo aplicado al inyector. Tomaremos entonces un concepto antiguo, el ciclo de trabajo o Duty el que tomara un nuevo nombre en el control de inyección, lo denominaremos tiempo de inyección “ti”. Para determinar el ti la unidad de control debe tomar en cuenta la información de sus sensores mas la almacenada en su memoria y así abrir mas o menos los o el inyector dependiendo el sistema en el que este instalado.

PROSESO DE CONTROL

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Para poder entregar combustible, los inyectores deben ser constantemente alimentados de este a una presión estable lo que es regulado tanto por buen funcionamiento de la bomba de combustible como del regulador de presión y los demás elementos que componen el circuito y riel de inyección. Suponiendo que la presión es constante y así mismo lo estima la computadora, la cantidad de combustible dosificado dependerá del tiempo que permanezca abierto el inyector, una señal digital de esto seria así.

Donde el cuadrante A corresponde al tiempo en que el inyector es activado, se mide en milisegundos (ms). Siendo esta curva teórica en la realidad nos encontraremos por lo menos con 4 tipos diferentes de señales del pulso de inyección, las que se diferencian entre sí por el modo de controlar la corriente de alimentación al inyector. Como todos sabemos al circular corriente por un elemento se provocan en el 2 efectos; Magnetismo y calor es este ultimo el que debe ser controlado para evitar el prematuro deterioro del inyector. En busca de una solución al problema del calentamiento existen métodos de control sobre la corriente y que van en estrecha relación con la resistencia interna de cada inyector. Para comenzar sabremos que existen 2 tipos de inyectores diferenciados uno del otro por la resistencia ohmica interna de cada uno, el de alta resistencia que oscila entre 11 a 14 ohms y el de baja que esta entre 1 a 3 ohms

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AREA MECANICA INYECCION GASOLINA CONTROLELECTRONICA DE CORRIENTE POR

SOLENOIDE (IMPEDANCIA)

Al tener alta impedancia el inyector por si solo controla la corriente y actúa como limitador de ella

El control en el negativo para estos inyectores provocara una señal que se muestra a continuación y que es la más común en inyectores multipunto

Cuando estamos conectados con nuestro osciloscopio en el lado negativo del inyector y no se produce actividad de este observaremos 12 volts que son los pasan a través del bobinado. En el momento en que la ECU excita el transistor y este deriva a tierra la terminal negativa veremos que estos 12 volts medidos se van a cero volts en el mismo instante que se abre el inyector, el tiempo que permanece la tensión en la línea de cero se denomina tiempo de inyección y se mide en milisegundos, a hora bien el pulso depende de muchas variables en donde destaca la temperatura de motor, temperatura y cantidad del aire aspirado, las RPM del motor, posición del acelerador, sensor de oxigeno y tensión de batería. Pero con un motor a temperatura normal de funcionamiento el pulso en un sistema multipunto no debe exceder los 3 ms al igual que en uno monopunto teniendo muy en cuenta que cada fabricante trabaja con sus propios valores. Cuando exista una condición que amerite aumentar la cantidad de combustible la unidad de control lo que hará es aumentar el pulso de inyección y lo contrario si es que hay que empobrecer le mezcla, de esto destacamos que el pulso nunca es constante en un sistema Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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catalítico pues en estos casos el sensor de oxigeno hará que la ECU este corrigiendo constantemente el pulso entre rico y pobre alrededor de la mezcla estequiometrica

LIMITADOR DE CORRIENTE CON RESISTOR La necesidad de evitar el retrazo natural que se provoca en abrir la válvula del inyector desde el momento en el que se excita el transistor de la unidad de control, llevo a aumentar la potencia del campo magnético producido en el solenoide del inyector, esto se logra aumentando el diámetro del alambre y acortando las vueltas del cual esta hecho dicho solenoide, como resultado tendremos un inyector de muy baja resistencia por el cual circulara una gran corriente creando un campo magnético poderoso que hará reaccionar instantáneamente la válvula del inyector. Pero este aumento de corriente también provocara una elevación de la temperatura es por ello necesario intercalar en serie a los inyectores resistores de limitación.

Tanto el diagrama eléctrico como la señal osciloscopica son bastante parecidas con el caso anterior, pero tenemos 2 detalles que debemos destacar, en el diagrama existen resistores en serie con los inyectores puestos en ese sector para disminuir la corriente y así evitar la falla prematura, además en la señal observamos que la punta del peack de inducción del solenoide es de aguja producto de la limitación por resistencia. El método de disminuir la resistencia del inyector aumentando así su velocidad de respuesta es muy utilizado sobre todo en sistemas monopunto, pero aparte del recientemente estudiado resistor existen otros sistemas para limitar y controlar el calentamiento.

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CORRIENTE CONTROLADA (PEACK AND HOLD) Este de control cuenta con dos circuitos en paralelo que excitan un mismo inyector

Tal como muestra el esquema en el momento de vencer la inercia de la válvula del inyector para abrirlo, se excitan ambos transistores logrando una reacción inmediata, pero para disminuir la corriente una vez abierto se desconecta un transistor manteniendo la corriente solo uno de ellos disminuyendo así la corriente y la temperatura

Como muestra la osciloscopia el primer peack de inducción lo produce la desconexión del transistor A. En el tiempo de apertura ambos transistores están energizando el inyector y en el tiempo de mantención solo el segundo transistor B, la suma de ambos tiempos nos dará el ti o trabajo del inyector. Cuando la ECU necesite variar la dosificación de combustible modificara el tiempo de mantención permaneciendo fijo el de apertura. Por ultimo el segundo peack es la desconexión del transistor B y la desconexión total del inyector. Este tipo de control es muy utilizado en sistemas monopunto con inyector Multec de baja resistencia

CORRIENTE CONTROLADA POR MODULADOR DE PULSO Este sistema esta diseñado para sistemas monopunto de baja resistencia y por ende alta corriente para una veloz respuesta de apertura su trabajo lo realiza a través de modulación de la corriente aplicada dentro del pulso de inyección, es decir cortando y abriendo el transistor después de la apertura

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Muy parecido a la forma anterior, en este caso el transistor es uno solo y se cierra aplicando gran corriente al inyector provocando su rápida apertura, luego desconecta y conecta manteniendo su apertura con lo que regula la corriente que circula por él, finalmente el ultimo peack corresponde a la desconexión final del solenoide al ser desenergizado. Finalmente en cuanto a las señales de control en los inyectores, existe una utilizada por Chrysler en su modelo Lebaron en donde el pulso es trabajado a través del positivo

Si nos conectamos para medir tal como muestra la figura observaremos primero que el negativo es constante en este sistema hasta el momento en el que la unidad excita el transistor aplicando 12 volts al inyector provocando su apertura, luego al desconectarlo se producirá un peack de inducción en el cuadrante negativo producto del corte de alimentación al solenoide del inyector oponiéndose a la polaridad que creo dicho campo magnético.

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CASIFICACION SEGÚN SISTEMA DE INYECCIÓN Existen básicamente dos formas de dosificar combustible electrónicamente, una es a través de un puerto, conocido comúnmente como monopunto, TBI (Throttle Body Injection) o CFI ( Central Fuel Injection) y el segundo es el sistema multipunto o MPI. Entre estos dos sistemas existen diferencias tales como los inyectores utilizados, la señal de control la forma de dosificar el combustible etc. Sistema Monopunto El sistema monopunto es muy similar al carburado en cuanto al lugar en donde se suministra el combustible, pero teniendo notables ventajas sobre este ultimo, ya que puede corregir en todo momento y situación de trabajo la dosificación del combustible provocando el aumento o disminución e incluso el corte de la inyección. Por lo general los inyectores monopunto son de baja resistencia por lo que tendrán que tener una limitación de corriente para evitar su calentamiento y prematuro deterioro. Existen tres tipos básicos de inyectores monopunto deacuerdo a la limitación de corriente que tengan

Inyector Rochester

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Inyector Monopunto Rochester A. B. C. D. E. F.

conexión eléctrica bobina resorte vástago válvula de bola disco pulverizado

Utilizado comúnmente en unidades TBI de GM es de alimentación inferior, asiento de bola y baja resistencia ohmica 1,5 aproximadamente. Al ser energizado con 12 volts y tierra proporcionada por la unidad de control es capaz de levantar y vencer la oposición del resorte de retroceso permitiendo el flujo del combustible, el que es rociado sobre la mariposa, luego se dirige al múltiple de admisión y con ello a las cámaras. Debe ser de gran caudal puesto que esta instalado por lo general en motores de alta cilindrada cúbica y de 6 u 8 cilindros, su limitador de corriente es a través de modulador de pulso

También esta curva la podemos ver en inyectores Wever monopunto utilizados en sistemas Marelli de Fiat, este tipo de inyector tiene asiento de aguja

INYECTOR MULTEC MONOPUNTO

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Unidad monopunto Multec A.- Inyector B.- Regulador de presión C.- Regulador de Relenti D.- Entrada de combustible E.- Sensor de Mariposa F.- Retorno

Inyector Multec 1.- Campo Magnético 2.- Tope del cilindro de Elevación 3.- Bobina 4.- Soporte de Bobina 5.- Filtro de retorno 6.- Guía del Vástago 7.- Vástago 8.- Filtro de entrada 9.- Protector de válvula 10.-Surtidor 11.-Disco atomizador 12.-Asiento de Válvula 13.-Sujeción del Asiento 14.-Resorte del Vástago 15.-Guía para el resorte Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA INYECCION GASOLINA 16.-TornilloELECTRONICA de ajuste permanente

17.-Válvula de bola Utilizado en la línea Opel, Daewoo y GM es de baja resistencia, alrededor de 1,5 a 2 ohms y gran velocidad de respuesta, con sello de tipo aguja. El sistema que utilizan para controlar la corriente con este inyector es del tipo Peack and Hold

INYECTOR MONOPUNTO BOSCH Uno de los más masivos en diferentes tipos de marcas y modelos es pieza esencial en el sistema de inyección monomotronic de Bosch.

1, mariposa del acelerador 2, motor de relenti 3, regulador de presión 4, sensor de temperatura del aire 5, inyector 6, enchufe para inyector y sensor de temperatura del aire 7, potenciómetro de la mariposa 8, entrada de combustible 9, retorno 10, enchufe para motor de relenti e interruptor cu/ off

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Como apreciamos este inyector esta expuesto a la presión del sistema que en estos casos es de 1,1 BAR para cualquier modelo en el que se trabaje, además el combustible circula constantemente a través de sus conductos internos, ayudando a la refrigeración del inyector. Cuando se aplique energía en la terminal C el solenoide B atrae el vástago N lo que permitirá a la presión del sistema vencer la oposición del resorte M y así levantar la válvula V tipo bola logrando fluir el combustible a través de inyector hacia el múltiple de admisión debidamente pulverizado, este tipo de inyector al igual que los otros mencionados tienen un pulverizado muy bueno y en forma de cono. Por ultimo el limitador de corriente que usa Bosch es del tipo resistivo teniendo alrededor de 3 ohms y el inyector entre 1,5 y 2.

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INYECTORES MULTIPUNTO La inyección multipunto a diferencia de la explicada anteriormente es capaz de entregar la cantidad exacta de combustible a cada cilindro justo detrás de la válvula de admisión logrando así una mejor dosificación, control, potencia y economía del sistema, existen además sistemas secuenciales, los que inyectaran solo en el momento antes del tiempo de admisión de cada cilindro esto gracias a la señal del sensor del leva.

Antes abordar

de el

funcionamiento de este tipo de inyectores y sus características debemos comentar que la totalidad de los sistemas multipunto son de alta presión alrededor de 2,5 a 3 BAR esto debido a las altas presiones y turbulencias que se provocan en el múltiple de admisión en las cercanías de la cámara, esto ya es una gran diferencia con los sistemas monopunto los que por lo general son de baja presión 1 BAR aproximadamente esto debido a la mejor operatividad del sistema a esta presión al no estar en presencia de presiones y turbulencias, existen igualmente ciertos casos que trabajan con alta presión a pesar de ser monopunto como es la situación del Monza de Chevrolet y el Vitara de Suzuki Al igual que en el caso de inyectores monopunto hay gran variedad de tipos y fabricantes de inyectores multipunto por lo que los clasificaremos primero por bloque de marcas donde tendremos Multec, Bosch y Asiáticos. Posteriormente y en ultimo lugar hablaremos de los inyectores de válvula lateral en donde encontraremos un control central y otro con un puerto de inyección para cada cilindro

INYECTOR MULTIPUNTO BOSCH

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El inyector Bosch es muy masivo y lo utiliza una gran cantidad de modelos y marcas de automóviles, dentro de sus principales características destaca que es un inyector de alta resistencia entre 12 y 15 ohms y su válvula de seguridad es del tipo aguja tal como muestra la figura. Al observar la construcción interna del inyector en A veremos que cuenta con un filtro F en la entrada B una conexión eléctrica en D y el correspondiente bobinado en E, tenemos además el resorte tarado M que mantiene serrado el inyector con la aguja A apoyada en la tobera o asiento C provocando el sello. Al aplicar corriente en el terminal D el resorte M es vencido por el campo magnético que atrae el núcleo I de la aguja retirando a esta ultima del asiento, permitiendo que el combustible fluya a presión hacia el múltiple de admisión. Como este tipo de inyector es de alta resistencia la limitación de corriente se hace a través de la misma impedancia del solenoide del inyector dando como resultado la siguiente curva característica.

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Los inyectores Bosch mas resientes tienen una boquilla más alargada permitiendo un vástago con mayor superficie reduciendo la posibilidad de acumular sedimentos tanto en el vástago como en el asiento

INYECTOR MULTEC MULTIPUNTO

Inyector Multec Multipunto A. Oring superior Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA INYECCION B. FiltroELECTRONICA GASOLINA

C. Conexión eléctrica D. Resorte E. Bobina F. Vástago G. Válvula de bola H. Disco difusor I. Oring inferior El inyector multipunto de Multec usa una válvula con vástago de acero tipo bola para controlar el paso de combustible hacia la admisión. En cuanto al rocío y pulverizado cuenta con un disco de 6 perforaciones en el interior el que junto a la presión y al vástago tipo bola permiten una optima atomización. Este también, al igual que el de Bosch es de alta resistencia por lo que el control de corriente se realiza a través de la resistencia del solenoide del inyector

INYECTORES ASIÁTICOS Los dos principales productores de inyectores asiáticos son ND (Nipon Denso) y Aisan

Nipon Denso (ND): Existen de alta y baja resistencia lo que los diferencia es la forma de su conector

Este tipo de conector además representa a un inyector cuya válvula de seguridad es del tipo aguja

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Nipon Denso además cuenta con inyectores con válvula de seguridad tipo cono o bola los que también se diferencian de los tipo aguja por el conector, de estos inyectores tipo bola también existen de baja y alta resistencia cuya diferencia también la podemos apreciar en la forma del conector

Aisan: Los inyectores Aisan tienen alta y baja resistencia según sea el caso los que también se diferencian según la forma del conector, pero solo existen con válvula de seguridad tipo bola o cono pudiendo tener uno o más orificios de pulverización.

Características del Inyector Aisan No 1 Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA A.conexión ELECTRONICA eléctrica INYECCION GASOLINA

B.- entrada de combustible (filtro) C.- bobina D.- resorte E.- válvula de bola

Características del Inyector Aisan No 2 A.- conexión eléctrica B.- oring C.- resorte D.- bobina E.- entrada de combustible (filtro) F.- válvula de cono Nota: en este ultimo tipo de inyector el suministro de combustible es lateral y cuenta con uno o dos orificios de inyección

SISTEMA DE INYECCION CENTRAL MULTIPLE A LOS PUERTOS ( CMFI) Este sistema, utilizado generalmente por GM es la unión de un sistema Monopunto con uno mecánico k, es decir, por un lado tenemos un control electrónico con un inyector que se comporta con las mismas características de un inyector monopunto, es decir, es de baja resistencia y gran caudal de combustible, que debe contar con un limitador de corriente y por otro lado es multipunto pues tiene una válvula vertical para cada cilindro que se abrirá cuando la presión sobre ella acceda el valor preestablecido

Sistema de Inyección CMFI A. B. C. D. E.

Válvula Vertical (una para cada cilindro) Regulador de presión Inyector Retorno de combustible Entrada de combustible

El cuerpo del conjunto de inyección esta en el interior del múltiple de admisión en un sistema Vortec y tras la válvula del inyector existen 6 orificios o la cantidad de cilindros que tenga el motor en el que este trabajando, cada orificio esta unido a través de un conducto de nylon a una válvula de movimiento vertical. El regulador de presión de este sistema esta en el mismo cuerpo dosificador y la mantiene a valor constante de 54 a 61 PSI. Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA Al energizar ELECTRONICA el inyector a través de pulsos INYECCION GASOLINA

igual que si fuera un sistema monopunto, se proporciona combustible a todas las válvulas que tenga el motor.

Válvula Vertical A. B. C. D.

Balín Resorte seguro Tubería flexible

Esta válvula al alcanzar una presión de 37 a 43 PSI vence el accionar del resorte y el balín en el extremo de ella el que se mueve dando paso al combustible produciéndose la inyección.

INYECCIÓN CENTRAL SECUENCIAL MÚLTIPLE A LOS PUERTOS (CSFI) Es muy similar al anterior en cuanto a la unión de un sistema de control electrónico y un accionamiento de la válvula final en forma mecánica con la gran diferencia que el control electrónico cuenta con un inyector o solenoide para cada cilindro y la forma de inyección es secuencial, es decir, deacuerdo al orden de encendido justo antes del tiempo de admisión.

Unidad CSFI A. B. C. D.

Regulador de presión Inyector (uno por cada cilindro) Cuerpo CSFI Válvula vertical

Los inyectores, el regulador de presión y las conexiones eléctricas están todas en un mismo cuerpo de inyección dentro del múltiple de admisión, los solenoides utilizados en estos Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA sistemas son ELECTRONICA de alta resistencia entre 12 ohms INYECCION GASOLINA

aproximadamente por lo que auto limitan la

corriente.

Inyector CSFI A. B. C. D. E.

Balín Conexiones Bobina Válvula de bola Tubería flexible

También cuentan con una válvula de movimiento vertical para cada cilindro que accionada por presión al excitar los solenoides retraerán el resorte y a su vez el balín provocando la inyección. La presión de trabajo es la misma que en el sistema CMFI.

LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE LOS INYECTORES Eléctricamente debemos verificar el pulso de inyección analizando la correcta forma de su señal, recuerde que la autoinduccion es mayor mientras más corriente circula por el bobinado, esto quiere decir que si tenemos una muy baja resistencia provocada por un inyector en corto circuito tendremos un alto peack de inducción, lo anterior nos lleva a analizar la resistencia de cada inyector que pase por nuestras manos y a compararla entre uno y otro en el caso de un sistema MPI no debiendo haber diferencias entre ellos. En cuanto al mantenimiento el inyector debe ser lavado periódicamente existiendo dos métodos básicos para ello.

Limpieza en el Automóvil: Este tipo de mantenimiento se realiza al sustituir el combustible con el cual opera normalmente el inyector y hacer funcionar el sistema por un determinado tiempo con un solvente combustible que al pasar por los conductos internos del inyector permitirá la disolución del material depositado en él, provocando así su limpieza. El método anteriormente descrito es muy masivo y eficaz en cuanto al mantenimiento del inyector y el sistema en general pero no puede dar un diagnostico del estado en el que se encontraba el inyector antes de la limpieza y después de ella.

Limpieza en Laboratorio y con Ultrasonido: El presente sistema permite verificar los parámetros más característicos de un inyector, que son Pulverizado, Estanco y Caudal además poder probarlo eléctricamente. Existe una gran variedad de laboratorios de limpieza de inyectores pero existe una característica que es esencial tomar en cuenta al momento de adquirir uno y es la limpieza invertida. Al tener un juego de inyectores en u banco de laboratorio, lo primero que debo saber es si son de baja o alta resistencia, para limitar así la corriente aplicada en su prueba además de asegurar el perfecto funcionamiento en su parte eléctrica. Claudio Morales S. Ing. Mecánico

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AREA MECANICA Luego debe aplicar la presiónGASOLINA del sistema INYECCION ELECTRONICA

para verificar el sello de la válvula del inyector y con esto determinar el Estanco del mismo, posteriormente los energizaremos con pulsos de trabajo durante un tiempo determinado, logrando verificar al termino de la prueba el caudal uniforme de cada inyector, además en este tipo de prueba nos abocaremos a observar el cono pulverizado del inyector, el que debe ser uniforme y parejo para todos.

Limpieza Ultrasonido: La limpieza Ultrasonido consiste en colocar el o los inyectores en un recipiente especial con liquido detergente y generar ondas ultrasónicas que permitan la fragmentación del material carbonizado depositado en el interior del inyector que provoca obstrucción y en muchos casos un mal estanco al deformar el asiento de la válvula, esta limpieza requiere que los inyectores permanezcan energizados con pulsos de trabajo para permitir que el material fragmentado por el ultrasonido salga del interior del inyector.

Limpieza Invertida: Una vez terminado el proceso de ultrasonido se utiliza la limpieza invertida que como primera medida exige el retiro del microfiltro del inyector. La gran ventaja de este tipo de limpieza es el permitir una gran puerta de escape a la suciedad fragmentada por el ultrasonido y que aun se encuentra en el interior del inyector, esta limpieza se realiza con liquido solvente y a presión de sistema el que en este caso entra por la punta del inyector y sale por la parte más ancha. Para finalizar se realiza nuevamente las comprobaciones de Estanco, Pulverizado y Caudal realizando así un completo diagnostico sobre el estado de los inyectores.

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