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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ CAMPUS DR. VÍCTOR LEVI SASSO FACULTAD DE MECÁNICA INGENIERÍA MECÁNICA PROCESOS Y EQUIPOS DE COMBUSTIÓN INVESTIGACIÓN # 1 SENSORES Y ACTUADORES PROFESOR OLIVER GONZÁLEZ INTEGRANTES: ANDRÉS OLARTE: E-8-157021 ANYURI MIRANDA: 4-805-542 ENRIQUE LAU: 8-950-1682 JOEL YAU, 8-927-882 GRUPO: 1IM-243 FECHA DE ENTREGA: 12 DE OCTUBRE DE 2021 Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Índice Sensor CKP ........................................................................................................................... 3 Sensor CMP .......................................................................................................................... 4 Sensor MAF .......................................................................................................................... 5 Sensor IAT ............................................................................................................................ 6 Caudalímetro de masa de aire ............................................................................................. 7 Sensor de golpeteo ................................................................................................................ 9 Sensor de oxigeno ............................................................................................................... 10 Sensor de aire combustible ................................................................................................ 11 Sensor Baro ......................................................................................................................... 12 Sensor de NOx ..................................................................................................................... 13 Sensor Lambda ................................................................................................................... 14 Termistor ............................................................................................................................. 15 Inyector ................................................................................................................................ 15 Bomba de combustible ....................................................................................................... 17 Regulador de presión de combustible ............................................................................... 18 Válvula EGR ....................................................................................................................... 19 Super cargador ................................................................................................................... 20 Turbocompresor ................................................................................................................. 21 ECM ..................................................................................................................................... 22 Conclusion ........................................................................................................................... 23 Referencias bibliográficas .................................................................................................. 24 Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Sensor CKP a) Funcionamiento El Sensor CKP, es aquel que se encarga de captar el giro o revolución de la rueda dentada que va unida al cigüeñal. Este censa el movimiento del cigüeñal y envía una señal a la computadora del auto para conocer la posición de los cilindros y que el sistema de encendido active la chispa según el cilindro que este en su parte superior. Este sensor trabaja mediante el posicionamiento del cigüeñal o bien de la rueda dentada conectada a este. Cuando el sensor detecta cuál es la velocidad de giro en el motor y la posición de los pistones, establece cuando realizar el encendido e inyección necesarios para alcanzar la potencia deseada a dichas revoluciones. La rueda conectada al cigüeñal posee uno o dos dientes que son mayores al resto o que no existen, así cuando las posiciones libres se alinean con el sensor la señal de voltaje baja y es enviada a la computadora. Cuando cualquiera de los otros dientes se alinea con el sensor el voltaje sube, cambiando la señal hacia la computadora. Dependiendo de la velocidad de giro, el sensor enviará una señal eléctrica y, al llegar a la computadora del vehículo, esta se encargará de traducir o convertir dicha señal y ajustar las condiciones. Imagen 1. Sensor CKP. b) Construcción Este sensor presenta una carcasa o cuerpo sobreinyectado de plástico, un casquillo metálico que es un anclaje en vehículo y una ranura para la conexión, sin embargo, puede variar en los componentes utilizados según el tipo de sensor, habiendo comúnmente sensores de tipo magnético y de tipo Hall. • Sensor CKP magnético (Inductivo): Poseen un núcleo de magnetización ferromagnético que transmite el flujo magnético, imán que polariza al núcleo y un devanado conductor de cobre montado en una bobina aislada que varía su tensión con el flujo magnético. Imagen 2. Componentes de un sensor CKP magnético. • Sensor CKP de efecto Hall: Este expresa el impacto del campo magnético en un sensor Hall semiconductor, poseen un circuito que transmite la señal del sensor a los terminales. La señal de salida es cuadrada y proporcional a las variaciones que detecta el sensor. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 3. Componentes de un sensor CKP Hall. c) Fallas más comunes Debido a que es un componente importante para el funcionamiento del motor, las fallas que presenta pueden generar síntomas muy notorios en el funcionamiento del auto, estas fallas más comunes son: • Dificultad al tratar de encender el motor o bien el motor no enciende • El motor experimenta una pérdida de velocidad o potencia repentina, por consecuencia el tacómetro baja notablemente. • Aparece iluminada en el tablero el ícono del motor ‘check engine’. Sensor CMP a) Funcionamiento El sensor está ubicado cerca de un engranaje que está a un extremo del árbol de levas, allí lee cada diente y envía una señal a modo de voltaje que actúa en conjunto con la del sensor del cigüeñal Así que, esta señal combinada logra que la computadora del motor precise el momento exacto para la chispa de cada bujía. Además de regular el caudal de inyección para para cada cilindro en el arranque. El voltaje que envía el sensor a la computadora está regulado principalmente por la velocidad de giro, la distancia del sensor al punto y el campo magnético generado por la proximidad. Durante la rotación del motor, el sensor envía la señal cuando el primer cilindro está en el punto muerto superior, sincronizándose la duración de inyección. Esta sincronización genera una secuencia que inicia el ciclo de combustión del motor. Y debe ser en cada bujía y en cada cilindro, ya que los pistones estarán en diferentes posiciones en su recorrido. Imagen 4. Sensor CMP. b) Construcción Su composición es muy parecida al de los sensores CKP, estos poseen una carcasa de plástico como estructura principal, dentro de esta se encuentra una bobina de cobre que está enrollada sobre un núcleo de imán (si es inductor) o un sensor semiconductor y un circuito (si es de efecto Hall). En ambos casos se tienen de 2 a 3 terminales, el de tierra, el de voltaje y el de voltaje de señal. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 5. Componentes de un sensor CMP Hall. c) Fallas más comunes Ya que este sensor trabaja en conjunto con el CKP, las fallas que se generan son prácticamente las mismas entre sí; Cuando la computadora fallo en el sensor, esta activará la luz del icono de ‘check engine’ en el tablero. A demás se presentarán problemas en el arranquedel motor, se activará la señal “modo de emergencia activado” en la computadora y el motor se puede apagar y no volver a encender. Sensor MAF a) Funcionamiento El MAF se ubica antes del colector de admisión del motor y después del filtro de aire, se encarga de medir la cantidad de aire que el motor está aspirando en cada momento para luego mandar una señal eléctrica a la computadora, que recoge todos los parámetros e informaciones del motor. Este posee un alambre muy fino en su interior que se calienta hasta 200 grados al encenderse el motor. Al recibir una cantidad de aire, el alambre puede reducir su temperatura, como el alambre debe estar a una temperatura constante, puede que se necesite de más o menos corriente eléctrica para mantener la temperatura. Esa corriente que necesita en cada momento es procesada por la computadora, por lo que en función de que tanta corriente eléctrica se necesite y a temperatura del aire se sabe cuánto aire está entrando. Imagen 6. Sensor MAF. b) Construcción Los principales componentes del sensor MAF son un termistor, que se encarga de medir la temperatura del flujo de aire que está entrando; un alambre de platino caliente, que se mantiene a una temperatura constante en relación con el termistor del circuito de control electrónico y cuando el hilo caliente pierde calor los circuitos de control electrónico lo compensan enviando una corriente mayor a través del hilo; y un circuito de control electrónico, que mide el flujo de corriente y emite una señal eléctrica en proporción a el flujo de corriente. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imágenes 7 y 8. Componentes de un sensor MAF. c) Fallas más comunes Las fallas de este sensor pueden ocurrir debido a suciedad en su sistema o alguna falla en sus componentes, esto genera los siguientes síntomas en el auto: • Cuando el sensor MAF se ensucia y tiene un cable contaminado se produce el ralentí involuntario, debido a la abundancia de aire que entra el proceso de combustión no se lleva a cabo correctamente, causando un problema con el motor. • Cuando el sensor falla se puede producir una mala mezcla de aire-combustible, lo que ocasiona que el motor demore en encender. • Puede generar demoras en la aceleración o reducirla, debido a un error en la medición del flujo de aire entrante, haciendo que se inyecte muy poco combustible • Puede generar el efecto contrario a la falla anterior, lanzar una medición errónea y que se inyecte mayor cantidad de combustible, generando un consumo excesivo. Sensor IAT a) Funcionamiento Intake Air Temperatura o en español Sensor IAT permite que la computadora automotriz corrija el tiempo de inyección del sistema de encendido según la densidad de aire entrante a la cámara de combustión. Esta medición es inmediata desde el encendido en frio y al comenzar a calentarse el motor. El Sensor IAT envía la señal del termistor y la ECU regula la cantidad de gasoil inyectado para la mejor prestación. Imagen 9. Sensor IAT. b) Construcción El sensor IAT está compuesto de un cuerpo o carcasa plástico y otro de metal, consta de un circuito con los contactos eléctricos del sensor y una pastilla NTC o el termistor. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 10. Partes de un sensor IAT. c) Fallas más comunes Cualquier falla en el Sensor IAT se reconoce por tres problemas que se describen a continuación: • Cortocircuito: Cuando los cables salientes del conector del sensor están cortados, debido a daños en el aislante y el cobre queda expuestos. • Circuito abierto: Alta resistencia quiere decir que arroja una temperatura muy fría para el tipo de sensor. • Avería: Los valores de voltaje no son los adecuados. Caudalímetro de masa de aire a) Funcionamiento El caudalímetro de masa de aire se utiliza para medir la masa de aire que aspirada hacia los cilindros. Consiste en una carcasa tubular con un rectificador de corriente, una protección del sensor y el módulo del sensor. Se ubica generalmente en el colector de admisión, entre la carcasa del filtro de aire y el múltiple de admisión. Su funcionamiento consiste en dos resistencia de película metálica dependientes de la temperatura están en contacto con la corriente de aire y se colocan sobre una membrana de vidrio. La primera resistencia (RT) es un sensor de temperatura y mide la temperatura del aire. La segunda resistencia (RS) sirve para registrar el flujo de aire. Dependiendo de la cantidad de aire aspirado, la resistencia RS se enfría más o menos. Para igualar la diferencia de temperatura constante entre la resistencia RT y RS, los componentes electrónicos deben ajustar dinámicamente el flujo de corriente a través de la resistencia RS. Este flujo de filamentos sirve como medida de la correspondiente masa de aire aspirada por el motor. Este valor es enviado hacia la unidad de control del motor para calcular la cantidad de combustible requerida. Imagen 11. Caudalímetro de masa de aire. b) Construcción El circuito electrónico del medidor de masa de aire consta de un resistencia de calentamiento y un filamento térmico, hilo fino de platino de aproximadamente 0.07 mm, que genera una tensión eléctrica en función de la masa del aire que entra por el tubo de admisión, de acuerdo con las condiciones de carga del motor. La corriente de aire que atraviesa por la resistencia de calentamiento es regulada por Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 un circuito electrónico de tal manera que la diferencia de temperatura entre el filamento térmico y el caudal de aire se debe mantener constante. Imagen 12. Componentes de un caudalímetro de masa de aire. c) Fallas más comunes Entre las fallas más comunes tenemos: • Fallos en los contactos eléctricos. • Elementos de medición deteriorados. • Daños mecánicos debido a vibraciones. • Mediciones fuera del rango del sensor. Sensor ECT a) Funcionamiento El ECT, tiene como función primordial calcular la temperatura que presenta el refrigerante del motor. Luego, envía esta información a la computadora y esta se encarga de controlar y normalizar el sistema de inyección. Así como, modificar la composición del aire/combustible. Debido a que este es un termistor, mientras más se calienta, la resistencia es mucho menor. Por lo tanto, este envía una señal a la ECU, la cual no es lineal, al contrario es proporcional. Gracias a esto, la ECU puede recibir la información, descifrar los valores y transformarlas en un índice de temperatura del refrigerante. Por otro lado, si el motor esta frío, la máquina eleva el tiempo de inyección del combustible, así, como la persistencia de ignición. No obstante, se toma en consideración la temperatura del motor, para que no baje tanto que se apague. En este caso, la lámpara Check Engine se encenderá. Imagen 13. Sensor ECT. b) Construcción Este sensor cuenta con un cuerpo metálico que contiene una junta anular, en su interior se encuentran los terminales del conector y el termistor que mide la temperatura del refrigerante. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 14. Partes de un sensor ECT. c) Fallas más comunes El sensor de temperatura refrigerante es una parte fundamental en el motor, pues si este no cumple bien su función, afectara también el sistema de inyección. De manera que, es necesario que reconozcas cuáles son algunas de las fallas más comunes. Entre ellas se pueden mencionar: • Al intentar encender el automóvil en frío se presentan problemas. • Ralentí o mínima vacilante. • Aunque la temperatura del motor sea optima, surgen dificultades al arrancar. • Gasto descomunal del combustible. • Inconvenientes al activar los ventiladores eléctricos de refrigeración. Sensor de golpeteo a) Funcionamiento El sensor de golpeteo o detonación detecta las vibraciones del motor producidas por la mezcla de aire-combustible adecuaday envía esta señal eléctrica al centro de control para ajustar los tiempos de encendido convenientemente según los datos recibidos por el sensor. En el interior del sensor se encuentra el elemento piezoeléctrico, que no es más que un material diseñado químicamente para generar voltaje cuando este es presionado debido a las vibraciones o cuando siente un golpe. De este manera, es que generan las señales eléctricas y la transmite hacia el centro de control siguiendo la frecuencia de detonación del motor. Imagen 15. Sensor de golpeteo o detonación. b) Construcción El sensor de golpeteo es un componente piezoeléctrico compuesto por una cabeza hecha de metal que contiene una pieza fabricada con cerámica y es capaz de vibrar para generar un impulso eléctrico cuando éste es sometido a algún tipo de esfuerzo mecánico. Este sensor se ubica en el bloque de motor, ya sea en el colector de admisión, en el múltiple de admisión o en la tapa de válvulas. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 16. Componentes del sensor de detonación. c) Fallas más comunes Entre las fallas más comunes podemos encontrar: • Los daños mecánicos o rotura de la carcasa debido al exceso calor o por algún recibido. • El sobrecalentamiento que puede ser provocado por fallos en el contacto del sensor. • Cables rotos por factores externos, lo que afecta o imposibilita la transmisión normal de las señales eléctricas. • Suciedad acumulada. • Corrosión de la parte metálica. Sensor de oxígeno a) Funcionamiento El sensor de oxígeno se ubica en el colector de escape para poder medir los gases que salen del cilindro. Este sensor es una fuente de corriente galvánica, es decir, que produce un voltaje de salida dependiendo de la temperatura y cantidad de oxígeno que se encuentra en su ambiente. Luego, de medir la concentración de oxígeno en los gases de escape, esta señal eléctrica es enviada al centro de control. El centro de control, ECU, recibe la señal y la compara con un valor almacenado en su memoria, y si la señal es distinta a la señal óptima, el ECU ajusta la duración de inyección. De esta manera, mediante la retroalimentación entre el sensor de oxígeno y el ECU se puede lograr una economía de combustible máxima y reducir la emisión de gases nocivos. Imagen 17. Sensor de oxígeno. b) Construcción El sensor de oxígeno está hecho de un material cerámico interno, dióxido de zirconio, con un revestimiento poroso de platina y protegido por una capa metálica. Su funcionamiento se basa en los cambios en las propiedades de la cerámica a altas temperaturas causando la difusión del oxígeno en el aire. El sensor de oxígeno tiene una limitante, es necesario que alcance una temperatura de 300 ° C antes de iniciar su funcionamiento. Antes, los propios gases de escape calentaban dicho sensor y Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 había que esperar algunos minutos antes que este sensor empezará a marchar. Actualmente, contiene una resistencia de calentamiento dentro de la cerámica, para precalentar el sensor durante unos 10 segundos, aun cuando la temperatura de los gases no sea tan alta. Imagen 18. Componentes de un sensor de oxígeno. c) Fallas más comunes Las fallas más comunes en los sensores de oxígeno son: • Sensor en cortocircuito, genera un voltaje entre 0.450 y 0.550 voltios. • Precalentador dañado, el sensor de oxígeno no emite una señal exacta a temperaturas bajas. • Cables deteriorados. Sensor de aire combustible a) Funcionamiento El sensor de relación A/F emite una señal eléctrica dependiendo de la mezcla aire/combustible detectada. Cuando la mezcla es rica, muy poco oxígeno en los gases de escape, se produce una corriente negativa; mientras que cuando la mezcla es pobre, es decir, presencia de más oxígeno en los gases de escape, se produce una corriente positiva. Una mezcla estequiométrica no produce ninguna corriente eléctrica. La señal eléctrica es enviada al centro de control para que pueda ser comparada y realizar los ajustes necesarios en la inyección de combustible. Con este sensor, se consigue mayor precisión que con un sensor de oxígeno en una amplia variedad de condiciones y la unidad de control puede realizar ajustes más rápido para llegar a producir una mezcla estequiométrica. Imagen 19. Sensor de relación aire/combustible. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 b) Construcción El sensor de relación aire/combustible es muy parecido a un sensor de oxígeno, la diferencia se encuentra en la configuración interna del mismo sensor. La base del sensor A/F tiene menos agujeros que un sensor de oxígeno. Imagen 20. Comparación entre un sensor de oxígeno y un sensor A/F. c) Fallas más comunes Entre las fallas más comunes están: • Sensor contaminado. • Elemento calentador deteriorado. • Cableado del sensor en corto. Sensor Baro a) Funcionamiento El sensor de presión atmosférica se encarga de medir la presión atmosférica del aire, mientras estemos a una mayor altitud, la presión disminuye el aire se vuelve más denso, lo que significa que hay una menor cantidad de oxígeno. La presión es detectada mediante una membrana, que se encuentra dentro del sensor, que se deforma cuando está sometida a una presión. La deformación de la membrana es detectada por un elemento piezoeléctrico que varía su resistencia en función de la micro deformación detectada. Este cambio de resistencia es convertido en una señal eléctrica que es enviada al centro de control. El centro de control envía de manera constante 5 V a este sensor y en función del valor de la presión en el ambiente, el voltaje de retorno está entre 0 y 5 V. Imagen 21. Sensor de presión atmosférica (BARO). Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 b) Construcción El sensor BARO contiene una membrana de silicio monocristalino que se deforma cuando se le aplica presión. Esta membrana está conectada a un elemento piezoeléctrico con resistencia variable que convierte esta deformación en una señal eléctrica y la envía el centro de control. La señal es recibida y analizada por el centro de control para realizar los ajustes necesarios a la inyección de combustible. c) Fallas más comunes Las fallas más comunes de un sensor BARO son: • Sensor dañado. • Acumulación de suciedad en el sensor. • Malas lecturas debido a contaminación. • Daños en el cableado del sensor. Sensor de NOx a) Funcionamiento El sensor NOx se encarga de monitorear la cantidad de oxígeno existente en los gases después de la combustión, es decir que detecta los gases de nitrógeno en los sistemas de escape, el mismo consiste en dividir del gas de escape en nitrógeno y oxígeno a través de un electrodo catalíticamente activo. El sensor NOx a su vez dispone de dos cámaras la primera en la cual el contenido de oxígeno se mantiene a unos 10 ppm mediante la bomba de chorro. Y la segunda cámara que es donde transcurre la reacción de NOx en donde se separan el nitrógeno y oxígeno. Imagen 22. Sensor NOx. b) Construcción Para una construcción efectiva de un sensor NOx, se implementan múltiples capaz de cintas verdes HTCC y capas impresas que se forman utilizando la técnica de serigrafia en donde se producen calentadores de platino aislados y enterrados. Todas las capas se cocinan de manera conjunta hasta aproximadamente 1550°C, utilizando una mezcla de productos y regímenes de cocción prolongados que garanticen el quemado completo de la estructura gruesa del sensor así de esta forma minimizar la formación de ampollas y deformaciones. Imagen 23. Elementos que componen el sensor NOx. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 c) Fallas más comunes Dentro de las fallas más comunes tenemos: • Manchas considerables de hollín en el cabezal del sensor a raíz de un DPF dañado o de una operación del motor mal calibrado. • Tensión de alimentación excesivadebido a un cortocircuito, picos de tensión repentinos o una fuente de alimentación externa. • Sensor en corto • Precalentador dañado • Problemas de cableado Sensor Lambda a) Funcionamiento El sensor lambda es el encargado de medir la concentración de oxígeno para que la mezcla de aire y carburante en el proceso de combustión del motor sea perfecta en todo momento. Este se encuentra situado en el tubo de escape y según la cantidad de oxígeno que exista en los gases de escape, la sondo o sensor tomara unos determinados valores los cuales nos indicaran si la mezcla de aire y combustible que se realiza en el motor es rica en combustible o es una mezcla pobre. Imagen 24. Sensor lambda. b) Construcción El sensor lambda es sometido a diversas fases en su elaboración, cada una de estas es fundamental para el óptimo funcionamiento del sensor. A continuación se explicarán cuáles son y su función. • Barbotina: Formulación y mezcla del material cerámico • Colado: Creación del sustrato cerámico • Corte del sustrato: De la bobina a las hojas • Punzonado: Personalización de las capas del sensor • Tintas: Formulación específica • Rellenado vías: Uso de tintas conductoras • Serigrafía: Creación de circuitos electrónicos • Perfilómetro: Verificado de la impresión • Apilado: Ordenadas según su función en el sensor • Laminado isostático: Unión de las hojas mediante presión • Protección: Alarga la vida del sensor • Individualizado: Del tape al sensor individual • Sinterizado: Endurece el sensor • Verificación: Comprobación del sensor y la resistencia del calefactor c) Fallas más comunes Dentro de las fallas más comunes del sensor lamba está el mal rendimiento del combustible debido a que una falla en el sensor significaría menor eficiencia en el motor. Además de las fallas en la prueba de emisión, que puede generar malos olores en el vehículo. Las fallas en el convertidor catalítico también suelen presentarse a menudo, el monolito cerámico puede derretirse por lo que la ruta de Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 escape del vehículo podría bloquearse. Por último está la falla de un ralentí irregular, esto ocasiona que no llegue la señal correcta a la ECU, por lo cual no se realizarían las correcciones en el sistema de encendido. Termistor a) Funcionamiento El funcionamiento de un termistor se basa en la aplicación de unos electrodos internos que se encargan de la detección de calor que les rodea en un momento dado así de esta forma medirlos a través de impulsos eléctricos, dicho de otra forma, el funcionamiento de un termistor se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura, debido a la variación de la concentración de portadores. Imagen 25. Termistor de un auto. b) Construcción Los termistores se fabrican usualmente a partir de óxidos semiconductores tales como oxido férricos, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto. Un termistor consta básicamente de cuatro elementos principales que son: Dumet wire, que es un alambre de cobre puro que cuenta con un núcleo central de aleación de hierro y níquel. Luego tenemos el Glass, que es un recubrimiento de cristal o de resinas. Como tercer elemento tenemos el Sintered electrode y finalmente el Thermistor chip. Imagen 26. Partes básicas del termistor. c) Fallas más comunes Una falla muy común en el sensor de termistor es que la señal es anormal es decir que se encuentra en cortocircuito y el flujo de datos tendrá una señal falsa de alta temperatura. También están las fallas del termistor del aire de admisión, cuando este sensor tiene un contacto deficiente con el cable a tierra el flujo de datos mostrara una temperatura anormalmente baja y una baja densidad de aire, lo que aumentaría el ancho del pulso de inyección por consiguiente el vapor mezclado sea demasiado rico. Y por último el mal funcionamiento del soplador, ya que algunos motores de ventilador utilizan la señal del termistor para controlar su funcionamiento. Inyector a) Funcionamiento La función del inyector es la de suministrar el combustible al conducto de admisión o bien directamente al cilindro, de forma pulverizada y sin goteos para que el combustible se distribuya Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 correctamente según el régimen de funcionamiento del motor. Este recibe el combustible a presión de la bomba, activando el mecanismo del inyector de modo que al pasar por la boquilla se pulverice el combustible hacia la admisión o el cilindro. Cada inyector está controlado por la centralita electrónica, que determina la cantidad de combustible que debe entrar en el motor en función de la necesidad del vehículo. Imagen 27. Inyector de combustible. b) Construcción El inyector presenta un sistema de diversos componentes que regulan el paso del combustible antes de ser pulverizado, estos componentes son: • Porta-tobera: Es un bloque que funciona como estructura de guiado para el montaje del resto de componentes y por este entra el carburante hacia la cámara de presión del inyector. • Tobera (o inyector): Es una pieza fijada a la porta-tobera mediante un mango roscado. Dentro de esta está una válvula de aguja; allí se forma una cámara de presión estanca ya que la punta de la misma tapona los orificios de salida del inyector. • Válvula de aguja: Es un pistón que actúa como compuerta de inyección o como cierre del paso de combustible. • Resorte: Realiza el cierre estanco de la válvula contra el orificio de salida del inyector. La presión del combustible cae sobre la válvula y la levanta, moviendo el resorte e inyectando combustible, cuando acaba la inyección, el resorte vuelve a empujar la válvula de aguja contra el asiento de estanqueidad. • Varilla de empuje: Es un vástago que comunica el movimiento entre la válvula de aguja y el resorte. • Tornillo de reglaje: Se encarga de ajustar la presión de inyección del combustible. • Racor de cierre: En la inyección se filtra una pequeña cantidad de combustible entre la válvula de aguja y la porta-tobera para lubricar los elementos del inyector. El racor de cierre hermetiza el conjunto del inyector y permite la vuelta del combustible residual al tanque. Imagen 28. Componentes del inyector de combustible. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 c) Fallas más comunes Una falla en el inyector puede ocasionar que entre cantidades excesivas, innecesarias o inequitativas de combustible, esto puede generar que el motor se detenga o caiga en ralentí. Sin la cantidad adecuada de combustible los pistones generarán vibraciones en el motor al realizar el ciclo y causando daños en el motor. De igual forma pueden generarse fugas de combustible si el inyector se encuentra roto. Para cualquier tipo de fallo se encenderá en el tablero el ícono del ‘check engine’. Bomba de combustible a) Funcionamiento La bomba de gasolina es un elemento esencial para el buen funcionamiento del motor ya que es la encargada de hacer que el sistema de inyección reciba de manera constante el combustible a través de los rieles de los inyectores que mediante succión extraen el líquido del tanque. Imagen 29. Bomba de combustible. b) Construcción La bomba de combustible esta compuesta de: • Regulador de Presión: El regulador mantiene constante la presión de la línea de alimentación para asegurar el suministro de combustible necesario en cada ciclo de admisión. • Brazo Aforador: Es una pieza muy delicada que nos muestra el nivel de combustible en el depósito. • Turbina: Gracias al giro generado por el bobinado de cobre, la turbina puede aspirar el combustible desde el reservorio e impulsarlo hacia la salida de la bomba. • Bobinado: El bobinado es el corazón de la bomba. Es el encargado de generar el campo electromagnético que le hace girar y mover la turbina o el impulsor. • Reservorio o Cesta: El reservorio siempre estálleno de combustible, a pesar del nivel en el resto del depósito, ya que la bomba necesita estar refrigerada. • Filtro interior y exterior. Imagen 30. Componentes de una bomba de combustible. c) Fallas más comunes Es posible que se produzca una falla en la bomba de combustible debido a fugas en el sistema de combustible o inconsistencias en la presión, que causa que el motor se pare y la combustión sea irregular. La bomba de combustible también depende del nivel de gasolina del tanque de combustible para evitar el sobrecalentamiento y para inyectar aire. Si el nivel de gasolina es muy bajo, la bomba Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 de combustible puede dañarse rápidamente. Ubicada cerca del motor, la bomba de combustible eléctrica puede fallar si entra en contacto con pérdidas de aceite del motor. Regulador de presión de combustible a) Funcionamiento Para que se cumple el funcionamiento del regulador de presión este debe estar conectado a los ductos del combustible, si la presión en ellos es superior a la estipulada deja salir la gasolina por una válvula que abre el conducto de retorno hasta el depósito. Por otra parte, su funcionamiento en si depende de si este es mecánico o eléctrico. Un regulador de presión mecánico consta de un contenedor metálico, un resorte de presión, una membrana y una válvula. El mecanismo de este se divide en dos partes separadas por dicha membrana. Y por otra parte tenemos el regulador de presión electrónico que funciona a partir de una electroválvula que funciona con un solenoide de control en lugar de un muelle la presión de este se establece mediante un censo, en lugar de una conexión directa múltiple de admisión así de esta manera se puede regular la presión de combustible de una forma más precisa y eficiente. Imagen 31. Regulador de presión de combustible mecánico. b) Construcción Un regulador clásico consta de un cuerpo de metal fuerte en donde la parte interna del cuerpo estará dividida en dos cavidades por un diafragma. También se compone de una válvula de retención en el cuerpo que mantiene el combustible bombeado en el riel. Un resorte rígido que se debe instalar debajo del diafragma en la parte donde no hay combustible. Tres racores en el cuerpo, de los cuales dos funcionan para conectar el suministro es decir la entrada al regulador y la salida a las boquillas y el otro como retorno. Y elementos de sellado para el sistema de combustible de alta presión. Imagen 32. Partes del regulador de presión de combustible mecánico. c) Fallas más comunes El regulador de presión de combustible puede presentar bujías carbonizadas, debido a que el regulador deja pasar mucho combustible y de esta manera se quema de manera ineficiente. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Otras fallas comunes son el humo negro en el escape, los problemas en el motor que ocurren cuando hay fallas de ralentí, ocasionando que el motor se apague de manera frecuente. También puede generarse un consumo excesivo de combustible, se ocasionan fugas en la manguera de vacío del regulador y esto hace que el vehículo consuma más combustible. Válvula EGR a) Funcionamiento El funcionamiento de una válvula EGR es el de mezclar los gases de escape del motor con el aire de la admisión de acuerdo con las condiciones de conducción, reduciendo así la concentración de oxígeno en el aire de admisión y ralentizando la velocidad en la combustión. Normalmente este componente está abierto cuando se ejerce poca presión sobre el acelerador, cuando el motor está caliente y funciona a bajo o medio régimen de revoluciones. Imagen 33. Válvula EGR. Imagen 34. Esquema del sistema EGR. b) Construcción Un sistema de válvulas de EGR neumático consta de seis partes principales que son: toma de vacío de admisión, membrana, varilla de mando, cámara sometida al vacío, válvula de paso y muelle. En este sistema el muelle se encuentra en la parte superior y es el encargado de empujar una membrana que abrirá o cerrara la válvula a través de una varilla con un punzón en su extremo cuando este reciba la presión suficiente por parte de una electroválvula que controlada por la unidad electrónica del motor accionará el sistema por vacío. Imagen 35. Partes internas de la válvula EGR. c) Fallas más comunes Si la válvula está completamente cerrada las fallas que pueden ocurrir son: • Produce detonaciones al acelerar o cascabeleo. • Fallas en la combustión del motor. Si la válvula se encuentra totalmente abierta las fallas comunes son: • Incremento en el consumo de gasolina • Humo negro al acelerar • Altos gases contaminantes. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Super cargador a) Funcionamiento Un supercargador es un compresor instalado en un motor de combustión para generar una sobrealimentación, aumentando así su potencia específica. La energía para el sobrealimentador se proporciona mecánicamente por medio de correas, cadenas o ejes conectados al cigüeñal del motor. Dependiendo de qué tipo de sobrealimentador sea, en el caso de uno centrífugo esta energía hace girar un rotor con álabes que introduce aire a presión al motor. Esto da a cada ciclo de admisión del motor más oxígeno, permitiendo que se queme más combustible y que haga más trabajo, lo que aumenta la potencia del mismo. Imagen 36. Supercargador. b) Construcción Existen varios tipos de supercargadores: • Supercargador tipo Roots para inyección electrónica: Posee dos rodillos internos consta de una polea que acciona el eje primario el cual esta engranado al eje secundario este modelo es para motores con inyección electrónica como verán tiene una base para colocar el cuerpo de aceleración o mariposa de admisión para dar el paso de aire al compresor. • Supercargador tipo Roots para carburador: Posee de igual manera dos rodillos internos consta de una polea que acciona el eje primario el cual esta engranado al eje secundario este modelo es para motores con carburador tiene la base para el carburador en la parte superior del mismo para dar el paso de aire al compresor. • Supercargaodr tipo Scroll o espiral: Tiene una polea, la misma acción un espiral que succiona el aire y lo envía al múltiple admisión, este modelo es más moderno y ocupa menos espacio. Imagen 37. Partes de un Supercargador tipo Roots. c) Fallas más comunes • Sonido de tictac procedente del motor: Una de las cosas más difíciles de diagnosticar sin una inspección visual frecuente es cuando una correa del sobrealimentador se está desgastando y necesita ser reemplazada. Sin embargo, una de las señales de advertencia muy sutiles de esta situación es causada por una correa del sobrealimentador deshilachada que está Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 golpeando la protección de la correa u otras poleas que ayudan a alimentar el sobrealimentador. • Disminución de la eficiencia del combustible: Algunos de los autos de alto rendimiento de hoy en día están propulsados por supercargadores que utilizan una correa de supercargador para girar los rotores hacia adentro y producir un mayor volumen de aire que se puede mezclar con más combustible para producir más caballos de fuerza. Cuando la correa del sobrealimentador se desgasta y se rompe, el sobrealimentador dejará de girar; sin embargo, a menos que el combustible se recorte o ajuste manualmente mediante inyección electrónica de combustible, el combustible crudo no se quemará dentro de la cámara de combustión. • Pérdida inmediata de energía: Cuando la correa del supercargador Power se rompe repentinamente, deja de girar el supercargador. Una vez que el sobrealimentador deja de girar los tornillos o las cuchillas dentro del sobrealimentador, no forzará aire hacia el colector y, por lo tanto, robará al motor una enorme cantidad de caballosde fuerza. Turbocompresor a) Funcionamiento Para entender el funcionamiento del turbocompresor, primero se debe saber que en este se efectúa la salida de los gases de escape mediante una turbina y la entrada de aire fresco mediante el compresor. Estos componentes comparten el eje de giro, de modo que los gases de escape se hacen pasar por esa turbina, haciendo que gire y al mismo tiempo haciendo girar al compresor, poniéndolo en marcha para poder comprimir el aire de admisión que entra al colector de admisión. Imagen 38. Turbocompresor. b) Construcción El turbocompresor consta de dos secciones, una en donde se encuentra el sistema de compresión y otra donde se realiza la descarga de gases. Ambas secciones se unen por un eje en común y se encuentran en una carcasa de metal. En la sección de compresión tenemos: • Entrada de aire fresco • Rueda de compresión • Salida de aire presurizado En la sección de escape tenemos: • Entrada de los gases • Rueda de la turbina • Salida de la descarga de gases Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Imagen 39. Partes de un turbocompresor. c) Fallas más comunes Las fallas más comunes del turbocompresor pueden ser ocasionadas por fugas de aceite lubricante hacia la admisión, lo que genera humo de escape de color azul; por mal lubricación se pueden generar ruidos molestos y desgasto en los álabes del compresor y la turbina. Esto último puede ocasionar que partículas de metal lleguen a los cilindros, generando un gran daño. De igual forma se pueden generar pérdidas de potencia en el auto debido a un turbocompresor muy sucio, haciendo que se actúa incorrectamente y que el sistema eléctrico no permita su activación para evitar daños. Otra falla es la del control de presión del turbo, que se realiza mediante una membrana. Si ésta se perfora, la presión de soplado será irregular, se activará el modo de emergencia y el carro no funcionará como es debido. ECM a) Funcionamiento El ECM de un vehículo emplea un control de bucle cerrado o un tipo de esquema de control que está diseñado con el fin de monitorear las salidas de un sistema para poder controlar las entradas que se envían al mismo. Todos los vehículos cuentan con multitud de sensores en sus sistema eléctricos que no dejan de enviar datos al ECM donde se realizan los cálculos necesarios para poder determinar algunos factores como por ejemplo, el tiempo de encendido o el que debe mantenerse abierto el inyector de combustible para garantizar un rendimiento óptimo del motor con la mezcla adecuada de aire, combustible y la chispa Imagen 40. ECM b) Construcción EMCs modernas utilizan un microprocesador que puede procesar las entradas de los sensores del motor en tiempo real. Una unidad de control electrónico contiene el hardware y el software (firmware). El hardware consiste en un conjunto de componentes electrónicos que van sobre una placa (PCB). El principal componente de este circuito en tabla es un chip microcontrolador. El Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 software está almacenado en el microcontrolador o en otros chips de la PCB, generalmente en memorias EPROM o en memorias flash; es por ello que la CPU puede ser reprogramada actualizando el software de estas o cambiando los circuitos integrados. c) Fallas más comunes Dentro de las fallas mas comunes tenemos: • Se activa la luz Check Engine • Pobre kilometraje de combustible • Fallas de encendido del motor o se atasca • Rendimiento deficiente del motor • El coche no arranca Conclusión Es muy importante conocer e identificar correctamente cuáles son y dónde se encuentran los diferentes sensores y actuadores dentro de los sistemas de autos, puesto que estos son de gran importancia para el óptimo funcionamiento del auto en sí. De igual forma debemos saber identificar los componentes de cada sensor o actuador y el debido mantenimiento de estos, ya que el fallo de algún componente del sensor o actuador puede ocasionar fallas del mismo, esta falla, a su vez, puede ocasionar desde ruidos molestos, mal arranque del auto, fugas de combustible, e incluso daños en el motor u otra zona importante del auto; cosa que de no estar atentos puede llegar a dañar nuestro vehículo. Todos estos sensores trabajan en conjunto con la computadora del auto, para medir diferentes propiedades del aire de entrada, estado del refrigerante, medir la presión de combustible, etc. Para posterior mente activar los correspondientes actuadores que ponen a funcionar de manera eficiente el motor del auto. Universidad Tecnológica de Panamá Grupo: 1IM-231 Referencias bibliográficas [1]. Códigos DTC. (2020). Sensor CKP: Qué es, funcionamiento y fallas. CodigosDTC.com. https://codigosdtc.com/sensor-ckp/ [2]. Ingeniería y mecánica automotriz. 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