SISTEMA DE INYECCIÓN MONOPUNTO
http://www.youtube.com/watch?v=IWwbag-EXds
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 las necesidad de Eliminar el carburador en los coches utilitarios de
bajo precio para poder cumplir con las normas anticontaminación cada vez más
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.
FIG.01.- Esquema básico del
sistema de inyección monopunto
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 caudal metro, 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.
FIG.02.- Esquema básico de un
sistema de inyección monopunto
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 caudal metro de aire en algunos casos.
FIG.03.- Unidad central de
inyección o cuerpo de la mariposa
El regulador de presión
Es
del tipo mecánico a membrana, formando parte del cuerpo de inyección donde está
alojado el inyector.
El
regulador de presión está 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 está parado. La presión de
funcionamiento es de 0,8 bar.
FIG.04.- Esquema del regulador
de presión
El motor pasó a paso
También
es llamado posicionador de mariposa de marcha lenta, sirve para la regulación
del motor a régimen de ralentí. Al ralentí, el motor pasó a paso actúa sobre un
caudal de aire en paralelo con la mariposa, realizando un desplazamiento horizontal
graduado 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 abriéndola 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 de
orden al motor paso a paso para incrementar el régimen de ralentí en 100rpm.
FIG.05.- Motor pasó a paso
FIG.06.- Cuerpo de la mariposa
Sistema Bosch Mono-Jetronic
Una
vez más el fabricante Bosch destaca con un sistema de inyección, en este caso
“monopunto”, donde se encuentran los componentes más característicos de este
sistema así como los componentes comunes con otros sistemas de inyección
multipunto, siendo el más parecido el L-Jetronic .
FIG.07.- Esquema de un sistema
de inyección Bosch mono-jetronic
FIG.08.- Partes 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 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
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 entra 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 caudlímetro que puede ser
del tipo “hilo caliente”, o también del tipo “plato-sonda oscilante”.
El
primero da un diseño más compacto al sistema de inyección, reduciendo el número
de elementos ya que el caudalímttro de hilo caliente va alojado en el mismo
“cuerpo de mariposa”.
El
caudalímetro de plato-sonda forma un conjunto con la unidad de control ECU
(como se ve en la figura inferior)
FIG.09.- Detalle del caudalimetro
más de la unidad de control (ECU) formando un conjunto
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
ECU calcula la demanda de combustible a partir de 15 posiciones diferentes de
la mariposa y 15 regímenes 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 oxígeno que hay en los gases de escape. Si la mezcla
aire/combustible es demasiado pobre o demasiada rica, la señal que transmite la
sonda de oxígeno hace que la ECU aumente o disminuya la cantidad de combustible
inyectada, según convenga.
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 recibe impulsos eléctricos procedentes de la unidad de control ECU a
través de la conexión eléctrica. De este modo crea un campo magnético que
determina la posición del núcleo con el que se vence la presión del muelle.
Este muelle presiona sobre la válvula de bola 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 debidamente pulverizado, se produce la inyección.
 |
FIG.10.- Inyector de un
sistema monopunto
La
apertura del inyector es del tipo “sincronizada”, es decir, en fase son 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 tiene. Dentro de este sistema
podemos encontrar dos esquemas: los que utilizan encendido con distribuidor
(Figura del final de página) 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.
FIG.11.- Sistema de inyección
mono-motronic
FIG.12.- Esquema del cuerpo de
mariposa de un sistema mono-motronic
En la figura Inferior.- Podemos
ver como elemento fundamental unidad central de inyección o también llamado
cuerpo de mariposa sobre la cual se aplica la carcasa del filtro de aire. El
paso de aire viene regulado, en estos quipos, por una caja termostática 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 a través de una brida y sus elementos de
sujeción. Se ve también que se utiliza el calentador del aire de admisión
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 con su conector, también
está el sensor de temperatura del líquido refrigerante en contacto con el
refrigerante en la culata, y la sonda de oxigeno Lambda junto con su enchufe y
conector de cuatro bornes que atiende también a la calefacción de la misma sonda.
En
tenemos la toma de depresión para el servofreno. En tenemos el tubo que va
hacia la válvula electromagnética para el depósito de carbón activo a canister.
FIG.13.- Despiecé del sistema
de alimentación de un motor con inyección monopunto Bosch nomo-motronic
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
controla por igual tanto el sistema de inyección como el sistema de encendido a
través de su módulo electrónico o amplificador. Este módulo integra a su vez la
bobina de encendido. El módulo está conectado con la ECU a través del conector.
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 con un generador de impulsos de efecto Hall, también
tenemos la bujía y los cables de alta tensión.
FIG.14.- Esquema de un sistema
Bosch Mono-Motronic
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.
FIG.15.- Esquema general del
sistema de inyección monopunto MAGNETI-MARELLI G6
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
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 está constituido por un diafragma
realizado en materia aislante dentro del cual están emplazadas unas
resistencias que forman un puente de medida.
FIG.16.- Sensor de presión
absoluta
El
puente de resistencias este formado por sensores piezoeléctricos que son
sensibles a las deformaciones mecánicas.
El
diafragma está unido mediante un tubo al colector de admisión de manera que las
variaciones de presión actúan directamente sobre el diafragma provocando su
deformación.
Está
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 5V.
siguiendo de manera lineal las variaciones de presión.
FIG.17.- Esquema de
funcionamiento del sensor 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 más conveniente.
Canister
Este
sistema también lleva incorporado una válvula electromagnética 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. La presencia de la válvula
electromagnética permite a la ECU abrir paso de estos gases en precisas y
determinada circunstancias. Cuando el motor está parado, por ejemplo. Los gases
quedan almacenados en el filtro o canister, hasta que el motor se pone
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”.
FIG.18.- Esquema electrónico
de una inyección Mono Magneti-Marelli G6
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 Vextra-B (98).
Como
todos los sistemas, este también ha ido evolucionando desde su inicio hasta la
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.
FIG.19.- Sistema de inyección
monopunto MULTEC de Opel
Fig.20.- Unidad central de
inyección o cuerpo de mariposa
FIG.21.- Despiece de la unidad
central de inyección del sistema monopunto MULTEC de Opel
Sistema de inyección monopunto de Ford
Este
sistema que pertenece en concreto al modelo Ford Escort, está 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 sumergida en el depósito de combustible. La gasolina
pasa a través del filtro y va a parar directamente al inyector. Como en casos
similares, la presión del circuito está controlada por un regulador de presión.
La unidad de control ECU, 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, y el estado de
la temperatura del motor a través del sensor. También recibe información del
estado de giro de la mariposa de gases a través del sensor de posición de la
mariposa. La medición del caudal de aire se lleva a cabo por medio de un
captador de la presión absoluta que trabaja en contacto con el interior del
colector de admisión a través del tubo o toma de depresión
FIG.22.- Esquema inyección Ford
monopunto
También
recibe información la ECU de la sonda de temperatura de aire y de la sonda
Lambda, además de la llegada de la corriente directa procedente de la batería o
de la llave de contacto cuando este está conectado. El relé general de
alimentación suministra tensión a la ECU. La ECU controla a su vez: el inyector
a través de una resistencia compensadora, también controla la electrobomba de
combustible a través de relé y el circuito de encendido representado por el
módulo de encendido desde el que se ejerce el control sobre la bobina, de doble
arrollamiento (chispa perdida) para encendido simultáneo. Por ultimo tenemos la
válvula de ralentí y calentamiento 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 más modestas,
como es el caso general de los sistemas monopunto. El canister es controlado
por la electroválvula de purga.
