Técnica Moto125.cc - Inyección Electrónica

Autor del texto – Antonio Cuadra
Autor de fotos – Moto125.cc
Fecha – 7/9/2014

Frente al carburador tradicional, la inyección electrónica aporta una alimentación a la medida con la cantidad justa y suficiente que necesita el motor para funcionar en cualquier condición, consiguiendo además reducir el nivel de gases contaminantes a la salida del escape y proporcionando un funcionamiento suave.

En el capítulo anterior analizamos el funcionamiento del carburador. Su misión es la de proporcionar la mezcla aire-gasolina en la proporción adecuada (estequiométrica) de manera mecánica mediante pasos calibrados. El ajuste que se le da suele ser el mejor compromiso para unas determinadas condiciones pero, obviamente, saliéndose de esas condiciones el carburador no consigue que el motor rinda correctamente y, por tanto, consuma y contamine más. Ese ajuste o carburación predeterminada debería corregirse, por ejemplo, si la moto se emplea a nivel del mar o en zonas de montaña donde el contenido de oxígeno del aire varía. Unos “apaños” para adaptarlo a otras condiciones de funcionamiento son el circuito de baja para funcionar a bajo régimen, y el estárter cuando la temperatura del motor es baja.

La alimentación por inyección gestionada electrónicamente busca la perfección al tener en cuenta muchos más factores ambientales y del motor a través de sensores que traducen a tensiones (voltios) propiedades físicas como la temperatura, presión, campo magnético, contenido de oxígeno, giro del puño del acelerador o el régimen de giro del motor. Esas “sensaciones” se envían a la ECU (Electronic Control Unit; unidad de control electrónica) que es el cerebro del sistema: un auténtico ordenador que procesa los datos recibidos y, en función de unos parámetros o mapas preestablecidos, ejecuta una serie de órdenes sobre unos actuadores, como por ejemplo, poner en marcha la bomba de gasolina, introducir la cantidad exacta de combustible que necesita el motor a través del inyector, modificar el avance de encendido, iluminar un testigo o corregir el ralentí.

Mediante un sistema de escape con catalizador y alimentación por carburador se pueden reducir los niveles de dos gases contaminantes: hidrocarburos o gasolina sin quemar (HC) y monóxido de carbono (CO). Sin embargo, la alimentación por inyección electrónica junto con un catalizador especial es el único sistema capaz de reducir también los niveles de óxidos de nitrógeno (NO) que es el tercer contaminante principal que se emite a la atmósfera; de ahí que este tipo de catalizador se denomine de tres vías, y que las cada vez más exigentes directivas anticontaminación terminen por imponer la inyección electrónica sobre el carburador.

Para entender la inyección no hay que ser un experto en electrónica. De hecho, resulta mucho más fácil detectar un problema en el sistema de inyección que en los carburadores tradicionales, ya que el propio sistema se autodiagnostica y nos indica el código del componente que falla. En esta lección, os mostramos como ejemplo los componentes de un sistema Synerject empleado en el Kymco SuperDink, además de indicaros las siglas por las que se conoce el sensor no solo en la nomenclatura de Synerject, sino también en las de Keihin, Daelim, Honda y Delphi (Keeway).

Inyección directa

La inyección directa es la habitual en el mundo de los automóviles. Este sistema introduce el combustible del inyector directamente en la parte superior de la cámara de combustión, depositándolo sobre el aire que ha sido aspirado en la admisión con lo que se consigue una estratificación gradual aire-gasolina en el tiempo de compresión: mezcla más rica (más gasolina) en la parte superior próxima a la bujía y más pobre (más aire) conforme se acerca a la cabeza del pistón. De esta manera, cuando se produce la chispa, la mezcla se consume mucho mejor reduciendo el nivel de contaminantes CO y HC típicos de una combustión incompleta, antes de pasar al catalizador del escape.

Los sistemas de inyección directa no se han empleado todavía en motores 4 tiempos de moto por su menor tamaño. Sin embargo, llegaron a emplearse en motores de 2 tiempos en la cilindrada de 50 cc (ciclomotores) y de motos de agua (Jet Ski), aunque su reducida fiabilidad mecánica por las prisas en sus rápidos desarrollos obligaron a abandonar este sistema.

Componentes de la inyección electrónica

	ECU Es el cerebro del sistema. Un auténtico ordenador con su procesador, memoria y firmware (software de funcionamiento introducido en un chip). Recibe las señales de los diferentes sensores distribuidos por la moto y motor, los procesa, y en tiempo real lanza una serie de órdenes sobre los actuadores. La placa del circuito impreso con los componentes electrónicos se encuentra sumergida dentro de una capa de resina o de goma que impide la manipulación. En el caso que muestra la fotografía, la ECU se encuentra adosada al cuerpo de mariposa, e integra algunos sensores como veremos más adelante.

Bomba de gasolina Suele venir integrada con el aforador de gasolina que indica el nivel de combustible en el cuadro de instrumentos. La bomba de gasolina se encuentra en el interior del depósito y cuenta con un motor eléctrico que bombea la gasolina hacia el inyector manteniéndola a una presión en torno a los 3 bares. Otro componente incluido en la bomba es el regulador de presión: un dispositivo mecánico que libera gasolina hacia el depósito cuando sobrepasa la presión establecida. Cuando accionamos el contacto, se puede oír el zumbido de la bomba antes de poner en marcha el motor.

	Bobina de alta tensión La propia ECU del sistema de inyección es la que se ocupa del control del avance de encendido. Cuando llega el momento de producir la chispa en la bujía, la ECU manda un pulso de baja tensión a la bobina de alta que lo amplifica en un pulso de alta tensión de unos 20.000 V en la bujía. Aunque se la llame bobina, en realidad se trata de un transformador compuesto por dos bobinados: primario y secundario. El bobinado primario tiene más espiras que el secundario para producir por inducción la amplificación del pulso. Uno de los dos contactos de cada bobina están unidos entre sí y puestos a masa (chasis), mientras que el otro contacto del bobinado primario se conecta a la ECU y el que queda libre del secundario se une a la pipa de la bujía.

Inyector Es el encargado de pulverizar la gasolina en la tobera de admisión para que se atomice junto con el caudal de aire que atraviesa el cuerpo de mariposa. Su funcionamiento es muy simple: una electroválvula que se abre cuando le llega la tensión desde la ECU, y se cierra automáticamente cuando deja de haber tensión. Al mantenerse la gasolina a una presión constante en la entrada del inyector, la ECU sabe la cantidad de combustible a introducir simplemente controlando el tiempo que mantiene la tensión de alimentación (del orden de milisegundos). La salida del inyector se denomina boquilla e incorpora una máscara con varios orificios calibrados que ayudan a mezclar mejor la gasolina con el aire.

	Testigo de inyección Se encuentra en todos los cuadros de instrumentos y su simbología está unificada, incluso con la de los automóviles. Se ilumina cuando se acciona el contacto y se apaga al arrancar el motor o después de un par de segundos. Si se vuelve a iluminar en marcha es síntoma de que hay algún problema en uno de los componentes del sistema de inyección. Dependiendo de la gravedad del problema, la ECU puede impedir que el motor funcione o no. Si esto ocurre, el programa de diagnóstico incluido en la ECU indicará con una especie de código morse en el testigo de inyección (también conocido como CELP, Check Engine LamP, o MIL, Malfunction Indicator Lamp) el código DTC (Diagnostic Trouble Code) del componente que está generando el problema.

Control de ralentí El régimen de ralentí se consigue cuando no se actúa con el acelerador sobre la válvula de mariposa. En estas condiciones la compuerta esta casi cerrada, con lo cual no aire suficiente para pulverizar la gasolina que expulsa el inyector. Este problema produce un régimen de ralentí muy errático que incluso llega a calar el motor. Para ello, el cuerpo de mariposa incorpora unos conductos paralelos al difusor conectados a una válvula (antes y después de la compuerta de mariposa), que la ECU abre o cierre permitiendo un paso de aire extra para facilitar la mezcla aire-gasolina y consiguiendo un régimen de ralentí estable. Esa válvula puede ser una electroválvula como la del inyector o un servo (motor eléctrico controlado por la ECU) que mueve un pistón regulando el paso. Sus siglas son ABV (Air Bypass Valve), ISC (Idle Speed Control), ISA (Idle Speed Actuator) o IAC (Idle Air Control).

	Cuerpo de mariposa Es el equivalente al difusor de un carburador con una válvula del tipo mariposa que regula la entrada de aire a la admisión, esto es, una compuerta redonda que se abre girando sobre su diámetro (accionado por el acelerador) y que vuelve a su posición de reposo (cerrado) por un muelle al liberar el puño de acelerador.

Sensor de posición del cigüeñal También conocido como CPS (Crank Position Sensor) o CKP (CranKshaft Position). Se trata de un captador que detecta el paso de un abultamiento metálico en su proximidad. Se basa en un núcleo imantado en el interior de una bobina que produce un pulso de tensión que detecta la ECU cada vez que pasa por uno de los 23 pequeños dientes metálicos situados en la pared cilíndrica del rotor separados entre sí 15º. Existe un hueco que correspondería al diente nº 24 que se utiliza como punto de referencia para la ECU. Conociendo ese “hueco” y los diferentes pulsos de los dientes, la ECU sabe en qué posición se encuentra el cigüeñal y el régimen de giro del motor.

	Sensor de temperatura del motor Conocido como WTS (Water Temperature Sensor), ETS (Engine Temperature Sensor), ECT (Engine Coolant Temperature) o CLTS (Cylinder Temperature Sensor). Su denominación en inglés hace referencia a la temperatura del agua o del refrigerante del motor, aunque en otros casos hace referencia directa a la del motor para los que están refrigerados por aire. El sensor se encuentra en la culata (el punto más caliente del motor) y emplea un material que cambia su resistencia con la temperatura. Lo normal es que se trate de una resistencia NTC con coeficiente negativo (cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye). Conociendo la curva de calibración del material, la ECU convierte esa resistencia en voltios y, con su valor, conoce la temperatura del motor.

Sonda Lambda También se la conoce como sensor O2 o de oxígeno, ya que su misión es informar a la ECU del contenido de este gas en el interior del escape justo antes de donde se encuentra el catalizador. El nombre le viene del factor lambda o relación estequiométrica de la mezcla aire-gasolina ideal de 14,7 partes en peso de aire por 1 de gasolina. Ese contenido de oxígeno en el escape es proporcional al que entra en el cilindro y permite corregir la cantidad de gasolina a inyectar con el aire, empobreciendo o enriqueciendo la mezcla. De nuevo, la resistencia de la sonda cambia con el contenido de oxígeno con coeficiente negativo (tipo NTC), controlándolo la ECU a través de la tensión en bornas. Sin embargo, este sensor tiene un problema y es que necesita trabajar a una temperatura superior a los 350º C; para ello lleva adosado un calentador que sube la temperatura del sensor cuando el motor y escape están fríos.

	Sensor de posición del acelerador Es un potenciómetro (resistencia variable con el giro, como los que emplean los antiguos equipos de audio para regular el volumen) conectado al eje de la válvula de mariposa que a su vez está gobernado por un tambor que gira por la acción de un cable de mando conectado al puño del acelerador. En el caso que mostramos, el TPS (Throttle Position Sensor) está integrado en la electrónica de la ECU. Midiendo de nuevo la tensión en bornas de dos de los terminales del potenciómetro, la ECU sabe lo que está acelerando el usuario del vehículo y con ello controlará la inyección y encendido a las necesidades.

Inclinómetro Se trata de un péndulo que acciona también un potenciómetro (resistencia variable) como el que hemos conocido para el TPS. La inclinación del vehículo es función de la resistencia con lo cual, a un valor predeterminado que suele ser entre 60º y 65º respecto de la vertical, esto es, justo antes de que se produzca la caída (90º) la ECU corta inmediatamente el suministro de combustible (apaga el relé de la bomba) así como el encendido para evitar que se produzca un incendio. El inclinómetro, o Roll/Rollover, se fija a un punto del chasis y lleva una marca que indica su posición correcta (en este caso UP o con ese lado hacia arriba). Después de la caída y reestablecida la verticalidad de la moto/scooter, la ECU requerirá que se reinicie simplemente desconectando y conectando la cerradura de contacto.

	Sensor de temperatura de admisión El sensor de temperatura es similar al de temperatura del motor o sonda lambda: una resistencia NTC que varía negativamente con la temperatura y que se encuentra en el cuerpo de mariposa indicando a la ECU la temperatura ambiente. En siglas, se la conoce como AT (Air Temperature), MAT (Manifold Air Temperature) o IAT (Intake Air Temperature).

Sensor de presión en la admisión Este sensor mide la presión atmosférica en el difusor del cuerpo de mariposa mediante un captador piezoeléctrico muy sensible cuya resistencia cambia con la medida de presión en la zona. Una menor presión atmosférica indica que el vehículo rueda en zonas de montaña donde el contenido de oxígeno es menor. Con esa medida, la ECU corrige la carburación con la altitud. Aunque se trata de dos sensores diferentes, los sensores de temperatura y presión atmosférica se suelen englobar en las mismas siglas: T-MAP (Temperature-Manifold Air Pressure) o MAPAT (Manifold Air Pressure Air Temperature).

	Herramienta de Diagnóstico La forma más sencilla de que se comunique la ECU con el usuario o mecánico es a través del testigo de inyección, mediante el código de parpadeos que ya hemos comentado. Sin embargo, los sistemas de inyección también ofrecen la posibilidad de emplear una herramienta de diagnóstico, o bien una PDA/Ordenador empleando un cable especial conectado a un conector específico incluido en el vehículo. De esta forma, el sistema permite mostrar directamente en la pantalla los códigos de fallos, arreglarlos y borrarlos de la memoria, realizar ajustes, y monitorizar las lecturas de los sensores y actuadores.

Agradecimiento

Nuestro agradecimiento a Kymco Moto España y a su Coordinador de Postventa, José María Sanjuan, por facilitarnos los componentes para las fotografías que acompañan este artículo así como por su asesoramiento técnico.

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