La Razón Fundamental de la
Gestión Electrónica en el Sistema de Inyección de Combustible está basada, en
el mejor control de las emisiones del vehículo, esto quiere decir, que
disminuye al mínimo los gases contaminantes emanados por el Vehículo (Escape,
Carter y tanque de combustible), cumpliendo con las normativas de "AIRE LIMPIO", emanadas por organismos Internacionales. En
conclusión, la Gestión Electrónica aplicada al Sistema de Inyección de
Combustible es un sofisticado Sistema de Control de Emisiones. Parra O. (2006).
.
Cabe destacar, que a través de
la Gestión Electrónica se ha logrado, incremento en la Potencia y Par del Motor, disminución de consumos energéticos,
mayor seguridad en las operaciones del sistema, disminución en los ajustes del motor,
un Sistema de Auto Diagnóstico, aumento en la vida útil de los componentes, entre
otros.
Aun cuando sé está seguro de que el Automóvil no es el único protagonista en la contaminación ambiental actual, ni el único generador o
promotor del efecto invernadero, según estadísticas Internacionales, es el Automóvil el principal
productor de contaminación ambiental, situándose cerca del 65% como fuente
principal generadora de contaminación o polución, siendo que la Industria en general se sitúa en un 20% aproximadamente y los
incineradores y otros, se sitúan en un 15% aproximadamente.
Al realizar un análisis del vehículo como ente generador de contaminación
ambiental (65% del total aproximadamente), los orígenes de estas emisiones se
encuentran representados en emisiones del escape (60%), emisiones del cárter
(20%) y emisiones del tanque de Combustible (20%).
Las emisiones del vehículo
generan gases contaminantes que se encuentran en un aproximado de 107
diferentes gases, tomándose como ejemplo, el monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (HC), oxido de nitrógeno (NOx), oxido
de azufre (SO), plomo (PB), partículas sólidas (hollín, negro humo, cenizas,
entre otros). Sin embargo, los Organismos Internacionales a favor del Medio Ambiente ,han exigido e impuesto, regulaciones en las emanaciones de CO, HC, NOx y PB,
como por ejemplo, la eliminación parcial o total del Plomo en la Gasolina y
algunos sistemas que de alguna forma, minimicen la producción de CO, HC y NOx, como por ejemplo el control
electrónico.
El problema principal
producido por la emanación de contaminantes de vehículos con motores de
combustión interna, se produjo cuando la gestión del sistema de combustión se
realizaba con el carburador, sin ningún tipo de control de la combustión.
Por otra parte el Consejo de Recursos Atmosféricos de California (ARB) comenzó la
regulación con diagnóstico a bordo (OBD) para vehículos a partir del año 1988.
La primera fase, OBDI, requería supervisión de los sistemas de medición de combustible y de recirculación de los gases de
escape (EGR), además de los componentes adicionales relacionados con las
emisiones. Se requirió el uso de una luz indicadora de mal funcionamiento (MIL), para indicar y
avisar al conductor de una falla y la necesidad de la reparación del sistema de
control de emisiones. El MIL debe estar etiquetado ''CHECK ENGINE'' o'' Service
Engine Soon". Se asoció con la MIL un código de falla o el código de diagnóstico de falla (DTC), el
cual identifica el área específica donde se origina la falla.
El sistema OBD fue propuesto
por el consejo de recursos atmosféricos de California ARB, para mejorar la calidad del aire mediante la identificación de los vehículos.
La aprobación de las enmiendas a la Ley de Aire Limpio en 1990 también llevó a la Agencia de
Protección Ambiental (EPA) a desarrollar los requisitos para el diagnóstico a
bordo. Las reglamentaciones ARB OBD II de California siguieron hasta 1999,
cuando se utilizaron los reglamentos del gobierno federal. Él sistema OBD II cumple con las
regulaciones del gobierno con la supervisión el sistema de control de
emisiones. Cuando un sistema o componente supera los umbrales de emisiones, o
un componente opera fuera de tolerancia, un DTC será almacenado y la MIL se iluminará. La
ejecución del diagnóstico se realiza por medio de un programa de computadora en el módulo de control del tren
motriz (PCM) que coordina el sistema de autocontrol OBD II. Este programa
controla todos los módulos, sus interacciones, los DTC y el funcionamiento del
MIL, los datos de congelación de imagen y la interfaz para la herramienta de exploración. La
relación ideal de aire y combustible (AFR), es de 14.7 partes de aire a una (1)
parte de combustible, se denomina punto estequiométrico o relación
Estequiometrica de la mezcla. Cuando se obtiene esta relación, la combustión
ideal ocurre y las relaciones de gases aparecerán en los niveles ilustrados en
la grafica No 1, marcada como Mezcla Estequiométrica Ideal, relación medida de
aire y combustible. Una gama aceptable de la relación de aire y combustible es
de 14.6:1 a 14.8:1.
Cuando la relación de mezcla
es una parte de gasolina a 14.7 partes de aire, los gases producidos en la
combustión son agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) (mezcla ideal, de laboratorio). Cuando esta relación se cambia, los
contaminantes indeseables tales como monóxido de carbono (CO), hidrocarburos
(HC) y los óxidos de nitrógeno (NOX), se producen junto con el agua (H2O) y el
dióxido de carbono (CO2).
Fig. 1 Relación estequiometrica ideal
Fuente: Colorado State
University (1992)
Lambda es una medición
comúnmente usada para determinar si la relación de aire combustible es una
mezcla rica o pobre. Lambda Uno (1) es el resultado de dividir la relación
verdadera de aire combustible entre la relación ideal de aire combustible
(mezcla aire combustible real dividida entre la mezcla aire combustible
calculada). Una gama valores aceptables de Lambda es de 0.9 a 1.1. Un valor de Lambda menor que 0.9 indica una condición de mezcla
rica y un valor de Lambda mayor que 1.1 indica una condición de mezcla pobre.
Objetivo del sistema de
combustible.
Es el encargado de suministrar
la mezcla combustible (aire / gasolina), en la proporción, cantidad y forma
adecuada a cada momento de operación del motor, en función de diferentes variables que se suceden dentro del motor como fuera de él (temperatura del refrigerante del motor ECT, posición del
acelerador TPS, flujo de masa de aire MAF, temperatura del aire IAT, presión barométrica y carga del motor MAP, posición del
cigüeñal y revoluciones por minuto del motor CKP, posición del árbol de levas
CMP, velocidad del vehículo VSS, señal de aire acondicionado A/A, señal de transmisión automática P/N,
señal de 4x4, entre otros.
En un Sistema de Inyección
Electrónica, el combustible es impulsado por una bomba de gasolina eléctrica a
través de la tubería de presión, pasando por un filtro antes de la bomba
(filtro de bomba o tanque o pre filtro), y después de la bomba (filtro de
línea), hasta llegar a la unidad de inyección. En esta unidad se encontraran
los inyectores y un regulador de presión principal, que controla la presión del
sistema, enviando el resto al tanque de combustible a través de la tubería de
retomo. Cabe destacar, que en los Sistema de última generación, la tubería de
retorno fue eliminada, siendo que el regulador de presión se encuentra en el
tanque de combustible, a la salida del tanque o en un conjunto llamado "Modulo
de Combustible" (ensamble de bomba de combustible, filtro de bomba o
tanque, regulador de presión, filtro de línea, sensor de nivel de combustible).
Esta modificación del sistema fue realizada en mejoras del Sistema EVAP
(emanaciones evaporativas del tanque de combustible), para disminuir las cargas
térmicas transportadas por el combustible, desde el motor hasta el tanque de
combustible, permitiendo disminuir la carga térmica en el combustible que se
encuentra en el tanque, y por tanto, disminución de vapor.
Los inyectores serán
controlados por un Ordenador o Computador que se encargar de dosificar la mezcla a una
proporción, forma y volumen según cada momento de operación del motor (baja o alta
carga térmica, alta o baja carga del motor, presión atmosférica, humedad,
cantidad de oxigeno en el escape, entre otros).
El Ordenador o Computadora se
suele denominar por siglas, de las cuales nombraremos algunas muy comunes, como
son:
a.- ECM: Módulo de Control Electrónico o del Motor.
b.- PCM: Módulo de Control del Tren de Motriz o de Fuerza o Tren de Potencia.
c.- ECU: Unidad de Control Electrónico.
d.- VCM: Módulo de Control del Vehículo.
Para que el Computador logre
dosificar la mezcla al motor, es necesaria una serie de informaciones tanto del
motor como del entorno del mismo. Estas informaciones son suministradas a
través de una serie de interruptores y sensores los cuales se encuentran
ubicados en el motor y en algunas áreas del vehículo.
Al llegar estas informaciones
al Computador, serán procesadas según la programación ,para luego tomar la decisión de qué cantidad de
combustible se debe suministrar.
Conociendo ya la operación de
un Sistema de Inyección de Combustible con Gestión Electrónica, podemos
concluir, que el objetivo o fin, es el mismo de un sistema carburado, siendo
que la diferencia radica en la alta tecnología aplicada, con lo cual, se consigue reducción en el consumo de combustible y en las emanaciones contaminantes del
vehículo (razón fundamental, control de emisiones).
La Inyección Electrónica de
Combustibles la podemos clasificar de la siguiente forma:
A.- Según el punto donde se
suministre el combustible: Inyección Multipunto, Inyección Mono punto,
Inyección Directa e Inyección Indirecta.
La Inyección Multipunto es
aquella donde se utiliza un Inyector por Cilindro.
La Inyección Mono punto es
aquella donde se suministra combustible al cuerpo de aceleración.
La Inyección Directa es
aquella donde se suministra combustible dentro de la cámara de compresión o
combustión.
La inyección Indirecta es
aquella donde se suministra combustible fuera de la cámara de compresión o
combustión.
B.- Según
como se realiza la Inyección: Inyección Simultanea, Inyección Alternativa por Banco ,Inyección Secuencial e Inyección Sincrónica /
Asincrónica.
Inyección Simultánea
significa, que todos los Inyectores suministran combustible a la misma vez.
Inyección Alternativa por
Banco es aquella, donde se suministra combustible por pares de Inyectores. Por
ejemplo, si el Motor es de cuatro Cilindros, los Inyectores 1 y 4 suministran
combustible mientras los inyectores 2 y 3 no suministran combustible. Cuando
los Inyectores 1 y 4 no suministran combustible, los Inyectores 3 y 4
suministran combustible.
La Inyección Secuencial es
aquella, donde el suministro de combustible es realizado según la distribución del Motor, es decir, en carrera o fase de
Admisión (uno por uno).
La Inyección del Tipo
Sincrónica y Asincrónica es muy utilizada por los Fabricantes Asiáticos, como
por ejemplo Toyota en su Modelo Terios y otros. Esta modalidad de Inyección combina las
bondades de la Inyección Secuencial SFI (más amigable al medio ambiente ), con las bondades del Sistema de Inyección
Simultanea (mejora el rendimiento en cuanto a Potencia y Par Motor).
Si se toma como ejemplo el
Toyota Terios, la Inyección del Tipo Sincrónica tiene dos modalidades, las
cuales son: Durante el Periodo de Arranque y luego del Periodo de Arranque.
Durante el Periodo de Arranque, la Inyección de Combustible es realizada de
forma Simultánea (todos los Inyectores suministran a la vez).
Después del Periodo de
Arranque, la Inyección de Combustible es realizada de forma Secuencial según la
distribución del Motor (en carrera de admisión).
La inyección del tipo
Asincrónica se realiza de forma independiente a la señal de sincronización o
rotación del cigüeñal, por ejemplo, al romper momento de operación del Motor
(en aceleración). Este tipo de Inyección tiene tres modalidades, las cuales
son: Inyección Asincrónica durante el cambio del interruptor de marcha mínima, Inyección Asincrónica
durante el cambio de presión en el tubo de entrada e Inyección Asincrónica
durante la reanudación del periodo después del corte de combustible.
También cabe destacar, que
existen otros tipos de Inyección Sincrónica / Asincrónica, que combina la
Inyección Simultanea con la Inyección Alternativa por Banco, como es el caso
del Vehículo Chevrolet Esteem.
A continuación se presenta
algunos de los tipos de Sistemas de Inyección de Combustibles:
Sistema TBI, ver Fig. No. 2,
el cual significa: Inyección de combustible al cuerpo de aceleración
(utilizados en Venezuela por algunos fabricantes hasta la década de 1990).
Este tipo de Inyección es Indirecta.
Figura No. 2.
Sistema de inyección tipo TBI
Fuente: Manual Técnico Fuel Injection
Sistema MPFI, PFI, MPI, ver
fig. No3, el cual significa: Inyección Múltiple de combustible a las lumbreras
o puertos de admisión (utilizados por algunos fabricantes en Venezuela hasta
2006, como sistemas simultáneos, alternativa por banco, sincrónica y asincrónica).
Este tipo de Inyección es Indirecta.
Figura No. 3.
Sistema de inyección tipo MPFI
Fuente: Manual Técnico Fuel Injection
Sistema SFI, el cual
significa: Inyección de combustible secuencial a las lumbreras o puertos de
admisión (la tendencia de la década de 1990 hasta año 2006, donde es exigencia
por normativa internacional de control de emisiones). Este tipo de Inyección es
Indirecta.
Sistema CPI o CMFI el cual
significa: Inyección de combustible a las lumbreras o puertos de admisión central
(solo utilizado en Venezuela por General Motors Venezolana, en vehículos de
ensamblaje nacional, como fue el Blazer 1995). Este tipo de Inyección es
Indirecta.
Sistema SCPI o CSFI, el cual
significa: inyección de combustible a las lumbreras o puertos de admisión
central y secuencial (solo utilizado por General Motors Venezolana en vehículos
de ensamblaje nacional desde el año 1996 hasta 2002 aproximadamente, en
vehículos Blazer, Grand Blazer, Cheyenne, Silverado, C-3500, Chasis Autobús
P-31). Este tipo de Inyección es Indirecta.
Se puede decir que el control
de emisiones, en los vehículos con motores de combustión interna, se ha minimizado
con la utilización de un sistema de inyección electrónica utilizando una sonda
lambda, la cual a través de una señal eléctrica, le indica a la computadora presencia de oxigeno en el escape, lo cual es
un indicativo si la relación aire combustible esta cercana a la relación ideal,
sin embargo esta no es el único método, ya que a medida que la electrónica de microprocesadores se hace cada día más potente, da pie para la
utilización de metodo de control más complejos. Se han propuesto algoritmos basados ?en control moderno para el control del
motor del automóvil, en particular con el desarrollo de la teoria de inteligencia artificial . Estos algoritmos de control también
proporcionan un método prometedor para el control de la relación aire
combustible del motor. El tipo de control más utilizado hasta el momento, es el
control electrónico por microprocesadores, sin embargo se puede ir pensando en
aplicar control digital y control por redes neuronales, entre otros, esta es la tendencia hacia el futuro.
