Sistema de Inyección Monopunto MULTEC de Opel

Sistema de inyección monopunto MULTEC de Opel Es un modelo de inyección monopunto propio de Opel.Gestiona la inyección y el encendido. Este sistema lo encontramos en los modelos:Corsa (91),Corsa (93),Kadett (91),Astra (91),Astra-F (93), Vectra (91)y Vectra-B (98). Como todos los sistemas, este también ha ido evolucionando desde su inicio hasta el final de su producción. Los primeros modelos disponían de un distribuidor con generador inductivo (como los Corsa 1.2,1.3 con carburador) y la memoria de programa PROM era insertable y sustituible en caso de avería. Después se cambió a distribuidor de efecto Hall y en los últimos modelos el encendido es con generador inductivo en el volante y bobinas DIS o distribuidor normal.

Sistema MAGNETI-MARELLI G6 Este sistema de origen Italiano es muy parecido al Mono-Motronic de Bosch, el G6 y sus derivados controlan conjuntamente la inyección y el encendido.

El funcionamiento por lo tanto es similar al ya estudiado para el Mono-Motronic pero vamos a destacar varias diferencias como es la forma de medir el aire de admisión por medio de un captador de presión. Captador de presión El captador de presión absoluta (MAP), viene a sustituir al conocido caudalímetro de "platosonda" oscilante o al de "hilo caliente". Por medio de este captador (11) la unidad de control ECU recibe permanente información sobre el estado de depresión reinante en el interior del colector de admisión. Los valores proporcionados pueden ser traducidos a valores relativos a la cantidad de aire que existe en el circuito y ello le permite a la ECU poder determinar con exactitud, y en cada caso, la dosificación de la mezcla, es decir, la cantidad de combustible inyectada a través del inyector.

El captador de presión detecta las variaciones y presión en el interior del colector de admisión según los cambios de carga y velocidad de rotación del motor. Este sistema permite conjuntamente con el valor de temperatura de aire saber el peso del aire que entra en el colector de admisión y así poder establecer con exactitud la cantidad de gasolina a inyectar para conseguir una determinada relación de mezcla. El captador esta constituido por un diafragma realizado en materia aislante dentro del cual están emplazadas unas resistencias que forman un puente de medida. El puente de resistencias esta formados por sensores piezoelectricos que son sensibles a las deformaciones mecánicas. El diafragma esta unido mediante un tubo al colector de admisión de manera que las variaciones de presión actúan directamente sobre el diafragma provocando su deformación. Esta deformación actúa sobre el puente de resistencias variando la tensión de salida. La tensión de salida del puente es ajustada a las escalas de trabajo deseadas de manera que se obtiene una tensión final de salida comprendida entre 0 y 5 V. siguiendo de manera lineal las variaciones de presión.

Sensor de rpm Para conocer el nº de rpm del motor y la posición de los pistones con respecto al PMS se utiliza un sensor de rpm que se enfrenta a los dientes del volante motor. Con esta información la unidad de control sabe el nº de rpm del motor así como el momento de hacer saltar la chispa en la bujía de acuerdo con el avance de encendido mas conveniente. Canister Este sistema también lleva incorporado una válvula electromagnética (14 )para el control del canister. El canister es el filtro de carbón activo que controla los gases producidos por los vapores del combustible que se encuentra en el interior del circuito de combustible sobre todo en el depósito (16). La presencia de la válvula electromagnética permite a la ECU abrir paso de estos gases en precisas y determinada circunstancias. Cuando el motor esta parado, por ejemplo. Los gases quedan almacenados en el filtro o canister, hasta que el motor se pone en funcionamiento en cuyo momento la ECU puede dar orden de abertura a la válvula electromagnética y efectuar una purga del canister. De esta forma se aprovecha el combustible y se evita la salida al exterior la salida de los gases nocivos. Esta válvula también es conocida con el nombre de "válvula de aireación" y al canister se le suele llamar también"filtro de carbón activo".

Sistema de inyección monopunto de Ford. Este sistema que pertenece en concreto al modelo Ford Escort, esta provisto de un captador de presión absoluta para la medida del aire que entra en los cilindros del motor. En la parte superior tenemos los elementos clásicos de un sistema de inyección, es decir, la electrobomba (1) sumergida en el depósito de combustible (2). La gasolina pasa a través del filtro (3) y va a parar directamente al inyector (4). Como en casos similares, la presión del circuito esta controlada por un regulador de presión (5). La unidad de control ECU (6), que es del tipo EEC IV, de forma que ejerce un perfecto control tanto de la inyección como del encendido. La ECU recibe información del régimen de giro del motor a través de una toma que se encuentra en la base del bloque, que no es otro que el

captador de posición del cigüeñal (7), y el estado de la temperatura del motor a través del sensor (8). También recibe información del estado de giro de la mariposa de gases a través del sensor de posición de la mariposa (9). La medición del caudal de aire se lleva a cabo por medio de un captador de la presión absoluta (10) que trabaja en contacto con el interior del colector de admisión a través del tubo o toma de depresión (11).

También recibe información la ECU de la sonda de temperatura de aire (12) y de la sonda Lambda (13), además de la llegada de la corriente directa procedente de la batería (14) o de la llave de contacto (15) cuando este esta conectado. El relé general de alimentación (16) suministra tensión a la ECU. La ECU controla a su vez: el inyector (4) a través de una resistencia compensadora (17), también controla la electrobomba de combustible (1) a través del relé (18) y el circuito de encendido representado por el módulo de encendido (19) desde el que se ejerce el control sobre la bobina (20), de doble arrollamiento (chispa perdida) para encendido simultáneo. Por ultimo tenemos la válvula de ralentí y calentamiento (21) constituida por un motor paso a paso. Los sistemas de inyección utilizados por la casa Ford están provistas también de un sistema canister que se aplica incluso para las instalaciones mas modestas, como es el caso general de los sistemas monopunto. El canister (22) es controlado por la electroválvula de purga (23). .

Sistemas de inyección monopunto Este sistema apareció por la necesidad de abaratar los costes que suponía los sistemas de inyección multipunto en ese momento (principios de la década de los 90) y por la necesidad de eliminar el carburador en los coches utilitarios de bajo precio para poder cumplir con las normas anticontaminación cada vez mas restrictivas. El sistema monopunto consiste en único inyector colocado antes de la mariposa de gases, donde la gasolina se a impulsos y a una presión de 0,5 bar.

Los tres elementos fundamentales que forman el esquema de un sistema de inyección monopunto son el inyector que sustituye a los inyectores en el caso de una inyección multipunto. Como en el caso del carburador este inyector se encuentra colocado antes de la mariposa de gases, esta es otra diferencia importante con los sistemas de inyección multipunto donde los inyectores están después de la mariposa. La dosificación de combustible que proporciona el inyector viene determinada por la ECU la cual, como en los sistemas de inyección multipunto recibe información de diferentes sensores. En primer lugar necesita información de la cantidad de aire que penetra en el colector de admisión para ello hace uso de un caudalimetro, también necesita otras medidas como la temperatura del motor, el régimen de giro del mismo, la posición que ocupa la mariposa de gases, y la composición de la mezcla por medio de la sonda Lambda. Con estos datos la ECU elabora un tiempo de abertura del inyector para que proporcione la cantidad justa de combustible.

El elemento distintivo de este sistema de inyección es la "unidad central de inyección" o también llamado "cuerpo de mariposa" que se parece exteriormente a un carburador. En este elemento se concentran numerosos dispositivos como por supuesto "el inyector", también tenemos la mariposa de gases, el regulador de presión de combustible, regulador de ralentí, el sensor de temperatura de aire, sensor de posición de la mariposa, incluso el caudalímetro de aire en algunos casos.

El regulador de presión es del tipo mecánico a membrana, formando parte del cuerpo de inyección donde esta alojado el inyector. El regulador de presión esta compuesto de una carcasa contenedora, un dispositivo móvil constituido por un cuerpo metálico y una membrana accionada por un muelle calibrado. Cuando la presión del carburante sobrepasa el valor determinado, el dispositivo móvil se desplaza y permite la apertura de la válvula que deja salir el excedente de carburante, retornando al depósito por un tubo. Un orificio calibrado, previsto en el cuerpo de mariposa pone en comunicación la cámara de

regulación con el tubo de retorno, permitiendo así disminuir la carga hidrostática sobre la membrana cuando el motor esta parado. La presión de funcionamiento es de 0,8 bar.

El motor paso a paso o también llamado posicionador de mariposa de marcha lenta, sirve para la regulación del motor a régimen de ralentí. Al ralentí, el motor paso a paso actúa sobre un caudal de aire en paralelo con la mariposa, realizando un desplazamiento horizontal graduando la cantidad de aire que va directamente a los conductos de admisión sin pasar por la válvula de mariposa. En otros casos el motor paso a paso actúa directamente sobre la mariposa de gases abriendola un cierto ángulo en ralentí cuando teóricamente tendría que estar cerrada. El motor paso a paso recibe unos impulsos eléctricos de la unidad de control ECU que le permiten realizar un control del movimiento del obturador con una gran precisión. El motor paso a paso se desplaza en un sentido o en otro en función de que sea necesario incrementar o disminuir el régimen de ralentí. Este mecanismo ejecuta también la función de regulador de la puesta en funcionamiento del sistema de climatización, cuando la unidad de control recibe la información de que se ha puesto en marcha el sistema de climatización da orden al motor paso a paso para incrementar el régimen de ralentí en 100 rpm. El motor

VEHÍCULO Citroën ZX/BX 1.6 Citroën XM 1.9 Citroën AX 1.0 Citroën AX 1.4 Citroën AX 1.1i Citroën AX/ZX 1.4i Citroën Saxo 1.0 Citroën Saxo 1.1

SISTEMA MMFD Monopunto G5 MMFD Monopunto G5 BoschMA3.0Monopunto BoscMA3.0 Monopunto Bosch Monopunto A2.2 Bosch Monopunto A2.2 Bosch Monopunto MA3 BoscMonopunto MA3.1

AÑO 1991-92 1990-92 1991-94 1991-94 1993-94 1991-94 19961996-

Fiat Regata 100S i.e. Opel Corsa-A 1.2i/1.4i Opel Corsa-B 1.2i/1.4i Opel Astra/Astra-F 1.4i Opel Astra F 1.6 Opel Vectra B 1.6

Fiat SPI GM Multec SPI GM Multec SPI GM Multec SPI Multec-Central GM Multec Central

1986-90 1991-93 1993-94 1991-94 1993-97 1995-

Peugeot 205/309/405 1.6 Peugeot 605 2.0 Peugeot 106 1.1 Peugeot 205 1.1 Peugeot 205 1.6 Peugeot 306 1.1 Peugeot 105 1.6

MMFD Monopunto G5 MMFD Monopunto G5 MMFD G6 Monopunto MMFD G6 Monopunto MMFD G6 Monopunto MMFD G6 Monopunto MMFD G6 Monopunto

1990-92 1990-92 199319931992-94 19931993-

Renault Clio 1.2/1.4 Renault 19 1.4 Renault Clio 1.2/1.4 Renault Express 1.4 Renault 19 1.4 Renault Laguna 1.8i Renault 19 1.8i

Bosch Monopunto SPI Bosch Monopunto SPI AC Delco Monopunto AC Delco Monopunto AC Delco Monopunto Bosch Monopunto Bosch Monopunto SPI

1991-92 1990-92 19941994199419941992-94

Renault Clio 1.8i Renault Clio 1.4 Renaul Extra/Express1.4

Bosch Monopunto SPI AC Delco Monopunto AC Delco Monopunto

1992-94 1994-97 1995-

Rover 820E/SE Rover Metro 1.4 16V Rover 214/414

Rover SPI Rover MEMS SPi Rover MEMS SPi

1986-90 1990-92 1989-92

Volkswagen Golf 1.8/kat Volkswagen Jetta 1.8/kat Volkswage Passat 1.8/kat

Bosch Mono-Jetronic Bosch Mono-Jetronic Bosch Mono-Jetronic

1987-90 1987-90 1988-90

kat: Catalizado

Sistema Bosch Mono-Jetronic Una vez mas el fabricante Bosch destaca con un sistema de inyección, en este caso "monopunto", donde se encuentran los componentes mas característicos de este sistema así como los componentes comunes con otros sistemas de inyección multipunto, siendo el mas parecido el L-Jetronic.

Componentes del sistema Mono-jetronic: 1.- ECU; 2.- Cuerpo de mariposa; 3.- Bomba de combustible; 4.- Filtro 5.- Sensor temperatura refrigerante; 6.- Sonda lambda.

Sistema de admisión El sistema de admisión consta de filtro de aire, colector de admisión, cuerpo de mariposa/inyector (si quieres ver un despiece del cuerpo mariposa/inyector haz click aquí) y los tubos de admisión conectados a cada cilindro. El sistema de admisión tiene por misión hacer llegar a cada cilindro del motor la cantidad de mezcla aire/combustible necesaria a cada carrera de explosión del pistón. Cuerpo de la mariposa El cuerpo de la mariposa (figura 1ª aloja el regulador de la presión del combustible, el motor paso a paso de la mariposa, el sensor de temperatura de aire y el inyector único. La ECU controla el motor paso a paso de la mariposa y el inyector. El contenido de CO no se puede ajustar manualmente. El interruptor potenciómetro de la mariposa va montado en el eje de la mariposa y envía una señal a la ECU indicando la posición de la mariposa. Esta señal se convierte en una señal electrónica que modifica la cantidad de combustible inyectado. El inyector accionado por solenoide pulveriza la gasolina en el espacio comprendido entre la mariposa y la pared del venturi. El motor paso a paso controla el ralentí abriendo y cerrando la mariposa. El ralentí no se puede ajustar manualmente. Caudalímetro La medición de caudal de aire se hace por medio de un caudalímetro que puede ser del tipo "hilo caliente", o también del tipo "plato-sonda oscilante". El primero da un diseño mas compacto al sistema de inyección, reduciendo el numero de elementos ya que el caudalímetro de hilo caliente va alojado en el mismo "cuerpo de mariposa". El caudalimetro de plato-sonda forma un conjunto con la unidad de control ECU (como se ve en la figura inferior)..

Interruptor de la mariposa El interruptor de la mariposa es un potenciómetro que supervisa la posición de la mariposa para que la demanda de combustible sea la adecuada a la posición de la mariposa y al régimen del motor. La ECUcalcula la demanda de combustible a partir de 15 posiciones diferentes de la mariposa y 15 regímenes diferentes del motor almacenados en su memoria. Sensor de la temperatura del refrigerante La señal que el sensor de la temperatura o sonda térmica del refrigerante envía a la ECU asegura que se suministre combustible extra para el arranque en frío y la cantidad de combustible más adecuada para cada estado de funcionamiento. Distribuidor La ECU supervisa el régimen del motor a partir de las señales que transmite el captador situado en el distribuidor del encendido.

Sonda Lambda El sistema de escape lleva una sonda Lambda (sonda de oxígeno) que detecta la cantidad de oxigeno que hay en los gases de escape. Si la mezcla aire/combustible es demasiado pobre o demasiado rica, la señal que transmite la sonda de oxígeno hace que la ECU aumente o disminuya la cantidad de combustible inyectada, según convenga. Sonda lambda si quieres saber mas sobre este dispositivo visita la pagina.

Unidad de control electrónica (ECU) La UCE está conectada con los cables por medio de un enchufe múltiple. El programa y la memoria de la ECUcalculan las señales que le envían los sensores instalados en el sistema. La ECUdispone de una memoria de autodiagnóstico que detecta y guarda las averías. Al producirse una avería, se enciende la lámpara de aviso o lámpara testigo en el tablero de instrumentos. Sistema de alimentación El sistema de alimentación suministra a baja presión la cantidad de combustible necesaria para el motor en cada estado de funcionamiento. Consta de depósito de combustible, bomba de combustible, filtro de combustible, un solo inyector y el regulador de presión. La bomba se halla

situada en el depósito de la gasolina y conduce bajo presión el combustible, a través de un filtro, hasta el regulador de la presión y el inyector. El regulador de la presión mantiene la presión constante a 0,8-1,2 bar, el combustible sobrante es devuelto al depósito. El inyector único se encuentra en el cuerpo de la mariposa y tiene una boquilla o tobera especial, con seis agujeros dispuestos radialmente, que pulveriza la gasolina en forma de cono en el espacio comprendido entre la mariposa y la pared del venturi. El inyector dispone de una circulación constante de la gasolina a través de sus mecanismos internos para conseguir con ello su mejor refrigeración y el mejor rendimiento durante el arranque en caliente. El combustible pasa del filtro al inyector y de aquí al regulador de presión. La bobina (4) recibe impulsos eléctricos procedentes de la unidad de control ECU a través de la conexión eléctrica (1). De este modo crea un campo magnético que determina la posición del núcleo (2) con el que se vence la presión del muelle (5). Este muelle presiona sobre la válvula de bola (7) que impide el paso de la gasolina a salir de su circuito. Cuando la presión del muelle se reduce en virtud del crecimiento del magnetismo en la bobina, la misma presión del combustible abre la válvula de bola y sale al exterior a través de la tobera (6) debidamente pulverizado, se produce la inyección.

La apertura del inyector es del tipo "sincronizada", es decir, en fase con el encendido. En cada impulso del encendido, la unidad de control electrónica envía un impulso eléctrico a la bobina, con lo que el campo magnético así creado atrae la válvula de bola levantándolo hacia el núcleo. El carburante que viene de la cámara anular a través de un filtro es inyectado de esta manera en el colector de admisión por los seis orificios de inyección del asiento obturador. Al cortarse el impulso eléctrico, un muelle de membrana devuelve la válvula de bola a su asiento y asegura el cierre de los orificios. El exceso de carburante es enviado hacia el regulador de presión a través del orificio superior del inyector. El barrido creado de esta manera en el inyector evita la posible formación de vapores.

Sistema Bosch Mono-Motronic La diferencia fundamental con el sistema anterior es que integra en la misma unidad de control (ECU) la gestión de la inyección de gasolina así como la del encendido. Este sistema se puede equiparar al sistema de inyección multipunto Motronic por la forma de trabajar y por los elementos comunes que tienen. Dentro de este sistema podemos encontrar dos esquemas: los que utilizan encendido con distribuidor (figura del final de pagina)y los que utilizan encendido estático o sin distribuidor (como el de la figura inferior). La unidad central de inyección o cuerpo

de mariposa funciona igual que la utilizada en el sistema Mono-Jetronic así como el sistema de alimentación de combustible y el sistema de admisión de aire.

En la figura inferior podemos ver como elemento fundamental unidad central de inyección o también llamado cuerpo de mariposa (1) sobre la cual se aplica la carcasa del filtro de aire (2). El paso de aire viene regulado, en estos equipos, por una caja termostatica (3) que distribuye la entrada de aire caliente o frió, según la estación del año, de la forma ya conocida en muchos motores de todas las marcas. La unidad de inyección se ajusta al colector de admisión (4) a través de una brida (5) y sus elementos de sujeción. Se ve también que se utiliza el calentador del aire de admisión (6) conocido normalmente con el nombre de "erizo" propio de los motores de la marca Seat y Volkswagen. Otros elementos importantes son: la unidad de control ECU (7) con su conector (8), también esta el sensor de temperatura del liquido refrigerante (9) en contacto con el refrigerante (10) en la culata, y la sonda de oxigeno Lambda (11) junto con su enchufe y conector de cuatro bornes (12) que atiende también a la calefacción de la misma sonda. En (13) tenemos la toma de depresión para el servofreno. En (16) tenemos el tubo que va hacia la válvula electromagnética para el depósito de carbón activo o canister.

En la figura inferior tenemos un esquema de un sistema de inyección Mono-Motronic, así como la parte de componentes que forman el sistema de encendido de un vehículo de la marca SEAT. La unidad de control ECU, a través de los cables que se derivan de su conector (2) controla por igual tanto el sistema de inyección como el sistema de encendido a través de su modulo electrónico o amplificador (4). Este modulo integra a su vez la bobina de encendido. El modulo esta conectado con la ECU a través del conector (5). Desde aquí recibe las ordenes necesarias (teniendo en cuenta el régimen de giro del motor y la carga) procedentes de la ECU de forma que la transformación de la corriente en alta tensión se produce de acuerdo con las curvas memorizadas en la ECU y con un resultado de avance de encendido perfectamente adecuado a las necesidades variantes del motor, en condiciones similares o iguales a lo que ocurre en el Motronic multipunto. Los demás elementos del sistema de encendido están formados por las diferentes partes de distribuidor (7) con un generador de impulsos de efecto Hall (9), también tenemos la bujía (10) y los cables de alta tensión.

TIPOS DE INYECCIÓN La inyección electrónica se puede clasificar debido a diferentes tipos de características: 1. Según la ubicación del inyector:

Inyección Directa: El inyector esta directamente ubicado en la cámara de combustión. Es poco utilizado debido a los efectos de la disolución del aceite, producidos por el impacto de la gasolina pulverizada en las paredes del cilindro.

Inyección Indirecta: El inyector se encuentra ubicado en el conducto de admisión, actualmente este es el sistema que utilizan todos los motores con alimentación por medio de inyección electrónica de gasolina.

2. Por cantidad de inyectores: El sistema puede ser alimentado con un solo inyector para todos los cilindros, el cual se conoce como Inyección Monopunto, en este caso un solo inyector ocupa el lugar del carburador justo antes de la mariposa de admisión; como se indica en al figura. O puede ser alimentado con un inyector por cada cilindro del motor, el cual se conoce como Inyección Multipunto. 3. Por la manera de determinar la señal base: Inyección por caudal de aire: En este caso se presenta un elemento que sensa el caudal de aire que está entrando en el sistema, conocido como MAF Sensor (Mass Air Flow Sensor), el cual se encuentra ubicado justo después del filtro de aire. En este caso dicha señal es la base para el tiempo de apertura de los inyectores. Inyección por presión de aire: Funciona de una forma muy parecida a la anterior pero en este caso la señal que se censa es la presión de aire existente en el sistema de alimentación, el elemento que realiza dicha labor el es MAP Sensor (Manifold Absolute Pressure). Existen sistemas donde se combinan los dos tipos de sensores.

Inyección por balanza hidráulica: En este caso los inyectores son mecánicos, la apertura de la aguja se produce por la presión del combustible, regulada por un medidor de caudal de aire en forma de balanza.

LA INYECCIÓN ELECRÓNICA MODERNA 1.- INTRODUCCIÓN La aplicación de inyección electrónica a los motores de combustión interna se ha extendido enormemente en los últimos 20 años. Hoy en día, en muy escasas aplicaciones de automoción se continúa utilizando el carburador tradicional, justificado únicamente por economía y simplicidad de aparejo electrónico. Las cada día más severas normas de homologación de motores exigen un control antipolución y acústico que no es posible superar sin la utilización de convertidores catalíticos y sistemas electrónicos de encendido y suministro de combustible lo suficientemente flexibles que permitan la fabricante lograr el compromiso más favorable entre prestaciones y legislación. El catalizador, para llevar a cabo extremadamente estrecho de mezcla masa) y sólo un sistema electrónico combustible proporcionado al motor

su tarea de depuración de gases, debe operar en un rango aire/combustible (en la práctica es la estequiométrica, 14.7/1 en que aúne precisión y rapidez puede actuar sobre la cantidad de y variarlo en función de la lectura de la sonda lambda (binaria

porque sólo reconoce exceso o defecto respecto a la referencia estequiométrica).

Figura: Emisiones en función de la proporción aire/gasolina. En la figura se puede apreciar cómo las emisiones de monóxido de carbono (azul), óxidos de nitrógeno (verde) e hidrocarburos (rojo) se minimizan manteniendo una proporción aire/gasolina de 14.7:1. Éste es el punto donde debe trabajar el catalizador y, para ello, la sonda lambda proporciona información a la central de inyección según la combustión sea excesivamente rica (zona derecha)o pobre (zona izquierda). Como ya resulta evidente, un carburador nunca podría realizar este cometido de un modo eficaz y por ello la inyección, más que por cuestiones de rendimiento de motor, es imprescindible.

Figura: Sonda Lambda binaria su diagrama de tensión según la naturaleza de la mezcla Conviene no caer en el horror (que no error) de confundir la inyección de combustible con un sistema de sobrealimentación de motor, tratamiento que se le da en algunos reglamentos de competición que he podido leer. De hecho, aún es hoy que a la hora de buscar caballos (sin importar ni emisiones ni gasto de combustible) un buen juego de carburadores superan claramente a la electrónica. Un ejemplo claro está en las preparaciones sin límite de los dragster americanos con motores desde motocicleta hasta grandes V8 y, sin ir más lejos, ¿cuántas MotoGP aplicaron EFI desde el principio?. Queda todo dicho... Es cierto sin embargo, que la gestión electrónica de motor controlando simultáneamente mapas de encendido e inyección, permite casi “modelar” la combustión del motor, logrando una alta eficiencia térmica con buena economía de combustible a todo régimen, pudiendo actuar localmente en cada punto

de funcionamiento del motor sin afectar en absoluto al resto. Así, un “bache” en la curva a 3750rpm cuando se lleva el acelerador abierto un 60 % se puede tratar modificando la cartografía en ese punto (ver figura) sin afectar a la que rige las 5500 rpm a 40% o a las 5400 o 5600 rpm. Esto, como es lógico, es impensable para un carburador que con sus circuitos de ralentí, baja, aceleración y alta (en el mejor de los casos) poco entiende de números y quien haya trabajado en el apasionante mundo de la carburación se habrá percatado de cómo a veces arreglar los medios del motor, resta un poco de altos y es necesario trabajar de nuevo en éstos para recuperar lo perdido. Ya veis que hablo de medios, altos... nunca de 6550 rpm o 4700rpm o ..., luego la precisión como decía, es un punto muy a favor de la inyección.

Figura: Mapa numérico de inyección MoTeC M800 para Audi A4 He visto cómo algunos buenos preparadores son reacios a la instalación de sistemas EFI (para simplificar) por una supuesta excesiva complejidad y por el temor que supone entrar en el “oscuro” mundo de la electrónica. La finalidad de este artículo es desmitificar esta complejidad y hacer que cualquiera pueda entender cómo funciona un sistema EFI y se atreva a equiparlo en su vehículo. 2.-PARTES DE UN EQUIPO DE INYECCIÓN. En primer lugar, y partiendo desde el depósito de combustible, es necesario contar con una bomba que proporcione al sistema la presión adecuada al inyector. Frecuentemente se sitúa el filtro después de la bomba para liberar al máximo el inyector de impurezas. Por otro lado, esta presión debe ser controlada en un regulador, generalmente incorporado a la rampa de inyectores y que hace, al mantener constante el suministro, que el tipo de spray del inyector sea siempre el mismo, algo fundamental, claro está. El exceso de combustible se retorna la depósito. También se suele encontrar un amortiguador en el regulador de presión, cuando éste está montado en la rampa de inyectores. Su función es eliminar las pulsaciones del sistema consecuencia de las sucesivas aperturas y cierres de los inyectores.

Figura: Spray típico de un inyector de automoción

Figura: Rampa de inyectores (en verde) de competición de Suzuki GSX-R preparada en Pro #1 Performance. Se pueden apreciar también las mariposas independientes para cada cilindro. Finalmente estamos ya en la zona de inyección (en conducto de admisión si es indirecta). Los inyectores no son más que pequeños solenoides o bobinas que responden a impulsos electromagnéticos abriendo o cerrando el paso de combustible durante un tiempo determinado (¡estamos hablando de milisegundos!). La cantidad aportada dependerá del caudal del inyector y del tiempo que éste permanezca abierto, que es lo que realmente se varía cuando se conecta un PC a la centralita de control. Para determinar el caudal de inyector necesario, se pueden aplicar ciertas fórmulas matemáticas sencillas en función de la cilindrada del motor y potencia esperada entre otras variables. Pro #1 Performance dispone de programas de ordenador que permiten un cálculo preciso de la selección de inyector (ver sección de software). De una forma inmediata, resulta evidente que si la demanda de combustible del motor obliga al inyector a permanecer abierto más tiempo del que dura un ciclo, es necesario cambiar a una unidad de más caudal. En la práctica raramente se trabaja por encima del 80% de tiempo de admisión (es lo que se llama duty cycle aunque yo prefiero ciclo de servicio del inyector) para evitar sobrecalentamiento de la bobina y que el combustible sea inyectado en un momento apropiado de velocidad de aire en colector. Los inyectores se clasifican en alta (hasta 15 Ohm) y baja impedancia (resistencia de 1.5-5 Ohm) con características propias de control según la aplicación a que se destina y que no se expondrá en este artículo por su carácter básico.

Figura: Inyectores y sección de un inyector He dejado deliberadamente para el final la parte de sensores y electrónica asociada para que quede más

justificada su presencia en base a lo que ya se ha expuesto. Hemos visto que el control de dosificación de mezcla permite variar el combustible inyectado en función del régimen del motor y de la carga de éste (de cuánto tengamos pisado el acelerador, para entendernos). Entonces deberemos suministrar información de estos parámetros a la unidad de control para que “decida” en cada instante la mezcla necesaria en base a una cartografía previamente desarrollada por el fabricante o preparador. En consecuencia, es preciso contar, como mínimo, con un sensor de posición de mariposa y otro de régimen motor, generalmente asociado a la “estrella” de encendido o al dentado del volante de inercia, más propio de aplicaciones automovilísticas.

Figura: Rotor y sensor de cigüeñal Yamaha R6 2002 Dado que, además, la masa de aire disminuye al aumentar la temperatura o descender la presión para un volumen dado, deberemos evitar que en una situación de baja temperatura (en climas fríos o durante el arranque) o presión (mucha altura) la mezcla quede excesivamente pobre o rica respecto a la de referencia. Por esto existen los mapas de corrección de presión, temperatura, humedad, incluso tensión de batería (puede influir en el tiempo de respuesta y de apertura del inyector). La correcta selección y ubicación de estos sensores hacen que el sistema de inyección esté listo para funcionar, una vez que los valores adecuados (obtenidos en banco, generalmente mediante análisis de gases de escape, temperaturas de colectores, etc...) de pulsos de inyector son introducidos en la memoria de la unidad de control. Es decir, la cartografía de inyección determinará, en función de la posición de mariposa y rpm un valor determinado de pulso de inyector, formando así un mapa en 3 dimensiones al representar todos los valores en los tres ejes del espacio. Sobre este mapa actuarán las correcciones correspondientes según la información suministrada por los sensores adicionales del motor.

Figura: Mapa de inyección 3D de una central de control HALTECH para Audi 2.3E

Figura: Mapa de inyección numérico de una central de control HALTECH para Audi 2.3E Un sistema moderno puede contar con muchos más sensores que permitan al sistema operar de forma mucho más precisa, como temperatura de agua, de aceite, presión de turbo, marcha engranada o velocidad del vehículo, detonación (aunque más ligado al mapa de encendido)... lo que complica exponencialmente la operación de la unidad de control pero también optimizan el rendimiento cuando se busca es caballo más que lo otros no tienen... 3.- TIPOS DE INYECCIÓN. Partiendo de la base de que tratamos con sistemas de inyección electrónica. Estableceré una clasificación

según la ubicación del inyector, el número de éstos y el modo de inyección: 3.1.-Ubicación del inyector La inyección se puede hacer en la propia cámara de combustión, la tan extendida inyección directa en motores diesel y requiere un tipo especial de inyector que resista las altas presiones de la cámara. Dada su privilegiada ubicación permite un control óptimo de la combustión lo que la hace muy indicad para trabajar con mezcla pobre o ultrapobre bajo las que la inyección en colector (a continuación) no conseguiría combustión.

Figura: Sistema de inyección directa Audi FSI en cámara de combustión También es posible inyectar el combustible en el colector de admisión (inyección indirecta) con el inyector situado después de la mariposa de admisión. Dirigiendo el spray de combustible en un ángulo y posición determinados respecto a la corriente de admisión, se consigue una mezcla muy homogénea y alto rendimiento. Finalmente, también es posible inyectar antes de la mariposa de admisión, llamada comúnmente inyección en ducha. Permite más tiempo para la formación de una mezcla homogénea de aire/combustible y se usa frecuentemente en motores de altas prestaciones (F1, Superbikes...) generalmente asociada a la inyección en colector después de la mariposa. Este clase de inyección permite, para potencias específicas muy altas, utilizar inyectores de pequeño tamaño que atomizan mejor el combustible y cuyo caudal es suficiente para regímenes bajos/medios. A alto régimen, entran en funcionamiento los inyectores en ducha para aportar el caudal extra necesario. Es el tipo de inyección que aplica Honda a su modelo CBR 600RR o Ducati a las 748/998.

Figura: Inyectores en ducha de Ducati 998R. Se puede apreciar su ubicación a la entrada de colector,lejos de la mariposa de admisión. 3.2.- Número de inyectores. Me refiero en este apartado, al número de inyectores totales del motor en un motor multicilíndrico. Ésta es la base de clasificación de inyecciones monopunto: un solo inyector alimenta un colector que se divide para alimentar de mezcla cada cilindro (ver figura, donde el inyector se señala con 3d); multipunto: cada cilindro dispone de un inyector en colector, aunque la admisión de aire se realice según una mariposa de admisión común.

Figura: Sistema de inyección monopunto. Inyector único

Figura: Sistema de inyección multipunto. Un inyector por cilindro

Figura: Sistemas de inyección monopunto (izquierda) y multipunto (derecha). 3.3.- Modo de inyección. El aporte de combustible se puede hacer de forma continua o intermitente. En general, la central de control determina unos momentos de apertura y cierre del inyector (inyección intermitente) que será el tipo que trataré a continuación por su mayor difusión. 3.2.1.-Inyección intermitente simultánea: Los inyectores de todos los cilindros se abren y cierran a la vez sin importar la fase del ciclo de cada cilindro. De esta forma, el combustible se acumula detrás de la válvula de admisión hasta la apertura de ésta en la fase correspondiente. 3.2.2.-Inyección intermitente por bancada o semisecuencial: En este caso, la central de control, identifica los cilindros de la misma bancada (típico de motores en V para evitar pulsaciones en la rampa de inyección) o bien aquéllos que suben y bajan simultáneamente, como en el caso de un 4 cilindros, inyectar al mismo tiempo al 1-4 y 2-3. 3.2.3.- Inyección secuencial: La verdad es que éste es un nombre que no me convence en absoluto. La inyección desde el momento en que abre y cierra alternativamente (intermitentemente) es ya secuencial. Mejor sería llamarla temporizada, ya que, en realidad, se define perfectamente cuándo abre el inyector y cuándo cierra. Esto permite que cada cilindro sea alimentado en la fase de admisión y en el momento más apropiado de ésta, definiendo momento de apertura y cierre en grados de cigüeñal. Estas ventajas reducen considerablemente la adhesión de combustible a las paredes de colector, mejoran la mezcla y por consiguiente las emisiones contaminantes.

Figura: Sistema de control programable de inyección secuencial HALTECH A muchos clientes, les preocupa sobremanera que su motor trabaje con inyección ”secuencial” o no, quizá pienso yo, por esta obsesión macrotecnológica del mundo en que vivimos que hace que, sin saber muy bien (o nada en absoluto) para qué sirve, todos queramos tener un teléfono móvil tribanda, por ejemplo. Lo cierto es que las ventajas de la inyección temporizada son evidentes desde el punto de vista de las emisiones lo cual puede ser un factor decisivo para algunos pero también es cierto que los más preocupados por esta cuestión suelen ser técnicos, mecánicos o pilotos vinculados a la competición que desde luego, no lo primero que hacen es eliminar el catalizador de gases de escape (cuando lo permite el reglamento, claro). Pues quede claro que la inyección secuencial no ofrece ventajas de potencia a pleno gas y/o alto régimen. La explicación es clara: un motor girando a altas rpm dispone de muy poco tiempo para realizar la admisión lo que hace que también esa escaso el disponible para inyectar. En un sistema secuencial sólo hay dos soluciones, o bien se mantiene el inyector abierto durante mucho tiempo, lo que obliga a abrir muy pronto y cerrar muy tarde, o bien se instalan inyectores de mayor caudal. En el primer caso se pierden las ventajas de inyectar en el momento óptimo de establecimiento de corriente de aire y en el segundo, la calidad de atomización de combustible se pierde porque el inyector aumenta de tamaño. Es decir, se diluyen las ventajas respecto a un sistema que inyecte, por ejemplo, 2 a 2 o por bancada. Además la inyección secuencial precisa de un sistema de sensores más amplio y complejo. No es suficiente con el sensor de posición y velocidad de cigüeñal sino que además la central de control debe recibir información del árbol de levas para poder saber en qué fase del ciclo está cada cilindro. Me explico: con el sensor de cigüeñal, sólo podemos saber que el pistón está arriba o abajo (para simplificar) pero, en un motor de 4 tiempos, estas posiciones pueden corresponder a 2 fases del ciclo. Así, con el pistón en el punto muerto superior, el cilindro puede estar empezando la fase de admisión o a punto de comenzar la de escape. El sensor del árbol de levas elimina esta incertidumbre.

Figura: Sensor de posición de árbol de levas Honda CBR 600RR 4.- CONCLUSIONES. Espero que este artículo sirva para dar un poco de luz a quien todavía le asusta el mundo de la inyección electrónica y también para aquellos que piensan que esta tecnología es la panacea que nunca sufre averías ni necesita ajustarse y además le ofrecerá en su motor un buen puñado de caballos más. Ni lo uno ni lo otro es cierto. Quizá intimide mucho más conectar una central electrónica a un PC para ajustar la alimentación del motor que levantar una aguja de dosificación o aumentar el tamaño de los surtidores del carburador. Sin embargo, las bases son exactamente las mismas y aquel que no sepa identificar y resolver los problemas de un carburador, nunca podrá poner a punto un mapa de inyección. Sentarse delante de un PC y rellenar una tabla de números siempre se aprende mucho más rápido si existe un conocimiento fundamentado de lo que ocurre en la cámara de combustión. Modificaciones importantes como preparación de culata, árboles de levas, montaje de colectores y escapes de competición etc... hacen necesario ahora más que nunca un ajuste fino de la alimentación y encendido que hace unos años no estaban a nuestro alcance, el control electrónico nos lo permite, ¿porqué resistirse?. Por último rogaría, dado el gran número de e-mails que recibo, que aquel que quiera formular alguna pregunta o tenga dudas, lea primero este artículo completamente. Afortunadamente el 90% de las consultas se responden en este texto y no es posible para mi responder a quienes, sin tomarse la molestia de leer y reflexionar unas líneas, escriben preguntando lo primero (en general una estupidez) que se les viene a la cabeza. Para todos los demás espero que este artículo les resulte útil e interesante. Ramón Rey.

Ingeniero de D+D

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