GESTION ELECTRONICA DEL MOTOR
La tarea principal de la gestión electrónica del motor es la de coordinar todos los parámetros, mediante una regulación constante de procesos, a fin de asegurar un funcionamiento económico y ecológico del motor.
Los parámetros controlados incluyen la sincronización del encendido, la cantidad de combustible inyectada, la duración de la inyección y la recirculación del gas de escape, así como el ajuste de la válvula de mariposa, la posición variable del colector de admisión, la geometría de turbina variable (en motores turboalimentados) y el ajuste del árbol de levas (en motores de gasolina), etc. Para desempeñar estas tareas, el sistema de gestión electrónica del motor controla además el régimen de revoluciones del motor, la temperatura del motor, la clase de combustible (mediante un sensor de picado) y la posición del pedal del acelerador. Cualquier desviación respecto de las condiciones operativas normales se almacenan en la memoria de fallos junto con la información correspondiente, de modo que se puedan investigar las causas la próxima vez que se revise el vehículo.
Los parámetros controlados incluyen la sincronización del encendido, la cantidad de combustible inyectada, la duración de la inyección y la recirculación del gas de escape, así como el ajuste de la válvula de mariposa, la posición variable del colector de admisión, la geometría de turbina variable (en motores turboalimentados) y el ajuste del árbol de levas (en motores de gasolina), etc. Para desempeñar estas tareas, el sistema de gestión electrónica del motor controla además el régimen de revoluciones del motor, la temperatura del motor, la clase de combustible (mediante un sensor de picado) y la posición del pedal del acelerador. Cualquier desviación respecto de las condiciones operativas normales se almacenan en la memoria de fallos junto con la información correspondiente, de modo que se puedan investigar las causas la próxima vez que se revise el vehículo.
COMPONENTES DE UN MOTOR DE GASOLINA
1. Filtro de aire.- Su función es extraer el polvo y otras partículas para limpiar lo más posible el aire que recibe el carburador, antes que la mezcla aire-combustible pase al interior de la cámara de combustión de los cilindros del motor.
2. Carburador.- Mezcla el combustible con el aire en una proporción de 1:10000 para proporcionar al motor la energía necesaria para su funcionamiento. Esta mezcla la efectúa el carburador en el interior de un tubo con un estrechamiento practicado al efecto, donde se pulveriza la gasolina por efecto venturi. Una bomba mecánica, provista con un diafragma de goma o sintético, se encarga de bombear desde el tanque principal la gasolina para mantener siempre llena una pequeña cuba desde donde le llega el combustible al carburador. En los coches actuales esa bomba de gasolina, en lugar de ser mecánica es eléctrica y se encuentra situada dentro del propio tanque principal de combustible. Para evitar que la cuba se rebose y pueda llegar a inundar de gasolina la cámara de combustión, existe en el interior de la cuba un flotador encargado de abrir la entrada del combustible cuando el nivel baja y cerrarla cuando alcanza el nivel máximo admisible. El propio carburador permite regular la cantidad de mezcla aire-combustible que envía a la cámara de combustión del motor utilizando un mecanismo llamado mariposa. Por medio del acelerador de pie del coche, o el acelerador de mano en los motores estacionarios, se regula transitoriamente el mecanismo de la mariposa, lo que permite una mayor o menor entrada de aire al carburador. De esa forma se enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible que entra en la cámara de combustión del motor, haciendo que el cigüeñal aumente o disminuya las revoluciones por minuto. Cuando la mezcla de aire-combustible es pobre, las revoluciones disminuyen y cuando es rica, aumentan. |
Los motores más modernos y actuales no utilizan ya carburador, sino que emplean un nuevo tipo de dispositivo denominado “inyector de gasolina”. Este inyector se controla de forma electrónica para lograr que la pulverización de la gasolina en cada cilindro se realice en la cantidad realmente requerida en cada momento preciso, lográndose así un mayor aprovechamiento y optimización en el consumo del combustible.
Es necesario aclarar que los inyectores de gasolina no guardan ninguna relación con los inyectores o bomba de inyección que emplean los motores diesel, cuyo funcionamiento es completamente diferente. | Inyector de gasolina. |
3. Distribuidor o Delco.- Distribuye entre las bujías de todos los cilindros del motor las cargas de alto voltaje o tensión eléctrica provenientes de la bobina de encendido o ignición. El distribuidor está acoplado sincrónicamente con el cigüeñal del motor de forma tal que al rotar el contacto eléctrico que tiene en su interior, cada bujía recibe en el momento justo la carga eléctrica de alta tensión necesaria para provocar la chispa que enciende la mezcla aire-combustible dentro de la cámara de combustión de cada pistón. 4. Bomba de gasolina.- Extrae la gasolina del tanque de combustible para enviarla a la cuba del carburador cuando se presiona el “acelerador de pie” de un vehículo automotor o el “acelerador de mano” en un motor estacionario. Desde hace muchos años atrás se utilizan bombas mecánicas de diafragma, pero últimamente los fabricantes de motores las están sustituyendo por bombas eléctricas, que van instaladas dentro del propio tanque de la gasolina. 5. Bobina de encendido o ignición.- Dispositivo eléctrico perteneciente al sistema de encendido del motor, destinado a producir una carga de alto voltaje o tensión. La bobina de ignición constituye un transformador eléctrico, que eleva por inducción electromagnética la tensión entre los dos enrollados que contiene en su interior. El enrollado primario de baja tensión se conecta a la batería de 12 volt, mientras que el enrollado secundario la transforma en una corriente eléctrica de alta tensión de 15 mil ó 20 mil volt. Esa corriente se envía al distribuidor y éste, a su vez, la envía a cada una de las bujías en el preciso momento que se inicia en cada cilindro el tiempo de explosión del combustible. 6. Filtro de aceite.- Recoge cualquier basura o impureza que pueda contener el aceite lubricante antes de pasar al sistema de lubricación del motor. 7. Bomba de aceite.- Envía aceite lubricante a alta presión a los mecanismos del motor como son, por ejemplo, los cojinetes de las bielas que se fijan al cigüeñal, los aros de los pistones, el árbol de leva y demás componentes móviles auxiliares, asegurando que todos reciban la lubricación adecuada para que se puedan mover con suavidad. 8. Cárter.- Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el motor. Una vez que la bomba de aceite distribuye el lubricante entre los diferentes mecanismos, el sobrante regresa al cárter por gravedad, permitiendo así que el ciclo de lubricación continúe, sin interrupción, durante todo el tiempo que el motor se encuentre funcionando. 9. Aceite lubricante.- Su función principal es la de lubricar todas las partes móviles del motor, con el fin de disminuir el rozamiento y la fricción entre ellas. De esa forma se evita el excesivo desgaste de las piezas, teniendo en cuenta que el cigüeñal puede llegar a superar las 6 mil revoluciones por minuto. Como función complementaria el aceite lubricante ayuda también a refrescar los pistones y los cojinetes, así como mantenerlos limpios. Otra de las funciones del lubricante es ayudar a amortiguar los ruidos que produce el motor cuando está funcionando.. El aceite lubricante en sí ni se consume, ni se desgasta, pero con el tiempo se va ensuciando y sus aditivos van perdiendo eficacia hasta tal punto que pasado un tiempo dejan de cumplir su misión de lubricar. Por ese motivo periódicamente el aceite se debe cambiar por otro limpio del mismo grado de viscosidad recomendada por el fabricante del motor. Este cambio se realiza normalmente de acuerdo con el tiempo que estipule el propio fabricante, para que así los aditivos vuelvan a ser efectivos y puedan cumplir su misión de lubricar. Un tercio del contenido de los aceites son aditivos, cuys propiedades especiales proporcionan una lubricación adecuada. 10. Toma de aceite.- Punto desde donde la bomba de aceite succiona el aceite lubricante del cárter.
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Partes Principales del Motor
2- Bloque
3- Cárter
EL BLOQUE: En el bloque están ubicados los cilindros con sus respectivas camisas, que son barrenos o cavidades practicadas en el mismo, por cuyo interior se desplazan los pistones. Estos últimos se consideran el corazón del motor. La cantidad de cilindros que puede contener un motor es variable, así como la forma de su disposición en el bloque. Existen motores de uno o de varios cilindros, aunque la mayoría de los coches o automóviles utilizan motores con bloques de cuatro, cinco, seis, ocho y doce cilindros, incluyendo algunos coches pequeños que emplean sólo tres.El bloque del motor debe poseer rigidez, poco peso y poca dimensión, de acuerdo con la potencia que desarrolle.
El cárter: es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que permite lubricar el cigüeñal, los pistones, el árbol de levas y otros mecanismos móviles del motor.Durante el tiempo de funcionamiento del motor una bomba de aceite extrae el lubricante del cárter y lo envía a los mecanismos que requieren lubricación. Existen también algunos tipos de motores que en lugar de una bomba de aceite emplean el propio cigüeñal, sumergido parcialmente dentro del aceite del cárter, para lubricar “por salpicadura” el mismo cigüeñal, los pistones y el árbol de levas.
SENSORES Y ACTUADORES EN EL AUTOMOVIL
Los automóviles actuales tienen una cantidad importante de sensores (de 60 a 70 sensores en algunos casos). Estos sensores son necesarios para la gestión electrónica del automóvil y son utilizados por las unidades de control (centralitas) que gestionan el funcionamiento del motor, así como la seguridad y el confort del vehículo.
Definición
El sensor (también llamado sonda o transmisor) convierte una magnitud física (temperatura, revoluciones del motor, etc.) o química (gases de escape, calidad de aire, etc.) que generalmente no son señales eléctricas, en una magnitud eléctrica que pueda ser entendida por la unidad de control. La señal eléctrica de salida del sensor no es considerada solo como una corriente o una tensión, sino también se consideran las amplitudes de corriente y tensión, la frecuencia, el periodo, la fase o asimismo la duración de impulso de una oscilación eléctrica, así como los parámetros eléctricos "resistencia", "capacidad" e "inductancia".
El sensor (también llamado sonda o transmisor) convierte una magnitud física (temperatura, revoluciones del motor, etc.) o química (gases de escape, calidad de aire, etc.) que generalmente no son señales eléctricas, en una magnitud eléctrica que pueda ser entendida por la unidad de control. La señal eléctrica de salida del sensor no es considerada solo como una corriente o una tensión, sino también se consideran las amplitudes de corriente y tensión, la frecuencia, el periodo, la fase o asimismo la duración de impulso de una oscilación eléctrica, así como los parámetros eléctricos "resistencia", "capacidad" e "inductancia".
El sensor se puede presentar como un "sensor elemental" o un "sensor integrado" este ultimo estaría compuesto del sensor propiamente dicho mas la parte que trataría las señales para hacerlas comprensibles por la unidad de control. La parte que trata las señales generadas por el sensor (considerada como circuitos de adaptación), se encarga en general de dar a las señales de los sensores la forma normalizada necesaria para ser interpretada por la unidad de control.
Existen un gran numero de circuitos de adaptación integrados, a la medida de los sensores y ajustados a los vehículos respectivos
Existen un gran numero de circuitos de adaptación integrados, a la medida de los sensores y ajustados a los vehículos respectivos
Clasificación
Los sensores para automóviles pueden clasificarse teniendo en cuenta distintas características como son:
Los sensores para automóviles pueden clasificarse teniendo en cuenta distintas características como son:
Función y aplicación
Según esta característica los sensores se dividen en:
Según esta característica los sensores se dividen en:
- Sensores funcionales, destinados principalmente a tareas de mando y regulación
- Sensores para fines de seguridad y aseguramiento (protección antirrobo)
- Sensores para la vigilancia del vehículo (diagnosis de a bordo, magnitudes de consumo y desgaste) y para la información del conductor y de los pasajeros.
Teniendo en cuenta esta característica los sensores se pueden dividir en:
- Los que proporcionan una señal analógica (ejemplo: la que proporciona el caudalimetro o medidor de caudal de aire aspirado, la presión del turbo, la temperatura del motor etc.)
- Los que proporcionan una señal digital (ejemplo: señales de conmutación como la conexión/desconexión de un elemento o señales de sensores digitales como impulsos de revoluciones de un sensor Hall)
- Los que proporcionan señales pulsatorias (ejemplo: sensores inductivos con informaciones sobre el numero de revoluciones y la marca de referencia)
Particularidades de los sensores del automóvil
A diferencia de los sensores convencionales, los utilizados en el sector del automóvil están diseñados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de los vehículos a motor, teniendo en cuenta una serie de factores como son los que se ven en la figura inferior:
A diferencia de los sensores convencionales, los utilizados en el sector del automóvil están diseñados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de los vehículos a motor, teniendo en cuenta una serie de factores como son los que se ven en la figura inferior:
Alta fiabilidad
Con arreglo a sus funciones, los sensores para el sector del automóvil se pueden ordenar en tres clases de fiabilidad según su importancia:
Con arreglo a sus funciones, los sensores para el sector del automóvil se pueden ordenar en tres clases de fiabilidad según su importancia:
- Dirección, frenos, protección de los pasajeros
- Motor/cadena cinemática, tren rodaje/neumáticos
- Confort, diagnosis, información y protección contra el robo.
La fiabilidad de los sensores es garantizada por técnicas de construcción que utilizan componentes y materiales sumamente seguros. Se procura la integración consecuente de los sistemas para evitar en lo posible conexiones separables y el riesgo de fallos en los mismos. Cuando es necesario, se emplean sistemas de sensores redundantes (sensores de igual función que, por razones de seguridad, efectúan mediciones paralelas).
Bajos costes de fabricación
Los automóviles actuales poseen a menudo de 60 a 70 sensores. Comparado estos sensores con otros utilizados en otros campos, tienen un reducido coste de fabricación. Estos costes pueden llegar a ser: hasta 100 veces inferior al coste de fabricación de sensores convencionales de igual rendimiento. Como excepción están los sensores que pertenecen a nuevas tecnologías que se aplican al automóvil, los costes iniciales de estos son normalmente mas altos y van luego disminuyendo progresivamente.
Duras condiciones de funcionamiento
Los sensores se hallan en puntos particularmente expuestos del vehículo. Están sometidos por tanto a cargas extremas y han de resistir toda clase de esfuerzos:
- Mecánicos (vibraciones, golpes)
- Climáticos (temperatura, humedad)
- Químicos (ejemplo: salpicaduras de agua, niebla salina, combustible, aceite motor, acido de batería)
- Electromagnéticos (irradiaciones, impulsos parasitos procedentes de cables, sobretensiones, inversión de polaridad).
Alta precisión
Comparada con las exigencias impuestas a los sensores de procesos industriales, la precisión requerida de los sensores del automóvil es, salvo pocas excepciones (ejemplo: sondas volumétricas de aire), mas bien modesta. Las tolerancias admisibles son en general mayor o igual a 1% del valor final del alcance de medición, particularmente teniendo en cuenta las influencias inevitables del envejecimiento.
Para garantizar la alta precisión, es suficiente de momento (hasta cierta medida) disminuir las tolerancias de fabricación y refinar las técnicas de equilibrado y compensación. Un avance importante vino con la integración híbrida o monolítica del sensor y de la electrónica de tratamiento de señales en el punto mismo de medición, hasta llegar a obtener circuitos digitales complejos tales como los convertidores analogico-digitales y los microordenadores.
Los llamados "sensores inteligentes" utilizan hasta el máximo la precisión intrínseca del sensor y ofrecen las siguientes posibilidades:
- Alivio de la unidad de control.
- Interface uniforme, flexible y compatible con el Bus.
- Utilización de los sensores por varios sistemas.
- Aprovechamiento de efectos físicos de reducida amplitud, así como de efectos de medición de alta frecuencia (amplificación y demodulación en el mismo lugar).
- Corrección de divergencias del sensor en el punto de medición, así como equilibrado y compensación comunes del sensor y de su electrónica, simplificadas y mejoradas por memorización de las informaciones correspondientes en una memoria PROM.
Se denominan actuadores a todos aquellos elementos que acatan la orden de la UC y efectúan una función (o corrección). Estos son alimentados por un relé después de contacto con 12 voltios y comandados por la UC a través de masa o pulsos de masa.
ACTUADOR RAGIMEN RALENTI (MOTOR PASO a PASO)
El actuador montado en el cuerpo de mariposa es el que corregirá el caudal de aire para el funcionamiento en ralentí del motor. 1 motor paso a paso (actuador) – 2 pasaje del aire paralelo al tubo de admisión – 3 cono desplazable – 4 mariposa de aceleración – 5 cuerpo de mariposa
ELECTROINYECTOR
Este es el actuador para el cual trabajan todos los sensores y actuadores de la inyección electrónica: 1 y 2 anillos de goma que aseguran la estanqueidad en el conducto de admisión y en la rampa de alimentación – 3 entrada de combustible – 4 bobina conectada a los terminales 5 (pines) – 6 conector
BOBINAS DE ENCENDIDO
COMPUTADORA DEL AUTOMOVIL
La computadora (ECU) del automóvil es muy similar en funciones a la computadora del hogar, diferenciándose ambas en que, mientras la del hogar es capaz de procesar palabras, conectarse a Internet, etc. la del automóvil esta especialmente creada para hacer más eficiente al mismo.
Estas computadoras tienen innumerables componentes electrónicos en su interior entre los que podemos mencionar a los microprocesadores, en gran número, montados en una placa impresa con cobre, que le permiten realizar cálculos de los más variados tendientes a mejorar la eficiencia del automóvil y generalmente, a nadie le importa como lo hace a excepción de los mecánicos especializados.
A medida que la tecnología avanza, estos micros se hacen cada vez más comunes y avanzados lo que permite el manejo de mucha información proveniente de los sensores. Otra función de las ECU es la de guardar la información de las fallas a los efectos de que puedan ser detectadas por decodificación en los talleres que posean el equipamiento adecuado. Las capacidades de las computadoras de vehículos varían mucho en cuanto a sus prestaciones y modelos de éstos. Es así que, en algunos automóviles las ECU pueden controlar únicamente la inyección de combustible y el sistema de ignición, mientras que en otros, controlan además el tablero de instrumentos, la temperatura interior, el sistema de frenos, etc. Las computadoras se incorporaron al final de los años `70 cuando surgió la necesidad de controlar las emisiones de los gases de combustión, mientras se hacían los primeros experimentos con la inyección de combustible. El control del paso de combustible hacia los inyectores presentaba una enorme diversidad de requerimientos, lo que obligó al uso de un sistema que manejara una vasta variedad de datos y nada mejor que una computadora para hacerlo. Hasta la aparición de la inyección, los vehículos tenían o venían provistos del carburador, que era el elemento mecánico encargado de controlar el paso del combustible y generalmente no eran lo suficientemente precisos dado que al corregirse en un sentido, se provocaba el desequilibrio en otro sentido. Para un sistema con computadora, las correcciones se efectúan por programa (software) instantáneamente y no en forma mecánica.
Con el paso de los años, todas las anomalías que pudieron tener los sistemas de inyección se fueron corrigiendo mediante el uso de computadoras cada vez más poderosas, que mejoraron la performance de los automóviles.