Sistemas de Inyección en Motores: Componentes, Funcionamiento y Optimización

Mezcla Estequiométrica y Factor Lambda

La mezcla estequiométrica ideal es de 14,7 kg de aire por 1 kg de combustible. El factor lambda (λ) indica la relación entre la mezcla real y la mezcla estequiométrica:

• λ = 1: Mezcla estequiométrica.
• λ < 1: Mezcla rica (más combustible). Mayor potencia entre λ = 0,85 y 0,98.
• λ > 1: Mezcla pobre (más aire). Ahorro de combustible entre λ = 1,05 y 1,2.

Ventajas de la Inyección de Combustible

• Consumo reducido.
• Mayor potencia.
• Aceleraciones sin retardo.
• Gases contaminantes reducidos.
• Arranque en frío y fase de calentamiento mejorados.
• Combustiones sin picado.
• Menor mantenimiento.

Factores que Influyen en la Velocidad de Inflamación y Combustión

• Composición de la mezcla:
  • Rica: Combustión rápida.
  • Pobre: Combustión lenta.
• Tipo de bujía.
• Posición de la bujía.
• Tipo de cámara de combustión.

Daños por Picado de Bielas

• Elevadas temperaturas.
• Daños en cojinetes.
• Destrucción de la junta de culata.
• Agujeros en los pistones.

Parámetros Principales y Secundarios para la Unidad de Control del Motor (UCE/ECU)

Parámetros Principales

• RPM y PMS: Sensor inductivo.
• Caudal de aire: Caudalímetro, hilo caliente (MAF), sensor MAP, aleta sonda.

Parámetros Secundarios

1. Temperatura del motor: Sensor NTC o PTC.
2. Temperatura del aire: Sensor NTC o PTC.
3. Posición de la mariposa:
   • Interruptor de mariposa.
   • Potenciómetro de mariposa.
4. Detonaciones: Sensor de picado.
5. Riqueza de la mezcla: Sonda Lambda.
6. Sensor de posición del árbol de levas: Sensor Hall o inductivo.
7. Sensor barométrico: Integrado en la UCE.
8. Tensión de la batería: Medida por la UCE.

Sensores Específicos

Interruptor de Mariposa

Detecta la posición de la mariposa (abierta o cerrada) mediante interruptores. Cuando la mariposa está cerrada, envía una señal de masa a un pin de la UCE; cuando está abierta, la señal se envía a otro pin. También se conoce como PL (Pie Levantado) - PF (Pie a Fondo).

Potenciómetro de Mariposa

Es una resistencia variable que cambia con el movimiento del cursor, accionado por el pedal del acelerador (ya sea en el pedal o en el eje de la mariposa). Informa a la UCE sobre los requerimientos del conductor, siendo una señal determinante para calcular el caudal de combustible a inyectar. Algunos incorporan microinterruptores PL y PF para indicar ralentí o aceleración máxima. Valores típicos: 0,5V en ralentí y 4,5V a fondo.

Sensor de Flujo de Masa de Aire (MAF) - Hilo Caliente

El sensor MAF (Mass Air Flow), como el HFM5 y su variante HFM7, utiliza un hilo de platino y una termorresistencia. La UCE calienta el hilo de platino (120º-180ºC). El aire de admisión lo enfría, y la UCE ajusta la corriente para mantener la temperatura. La termorresistencia PTC detecta estas variaciones e informa a la UCE. En caso de fallo, limita las RPM a 2300.

Sensor de Presión Absoluta del Colector (MAP)

Utiliza un potenciómetro o un dispositivo piezoeléctrico para informar a la UCE sobre la presión del aire en el colector de admisión. Valores típicos: - 0,5V en ralentí. - 0 bar con la mariposa abierta. En coches turbo, mide la presión de soplado, con un rango mayor (p. ej., 0,5V en ralentí y 0,8 bar a máxima presión).

Sensor de Picado

Es un acelerómetro de banda ancha (>25 kHz) revestido de plástico para aislamiento térmico (temperatura máxima admisible: 130ºC). Detecta detonaciones (picado) y envía una señal a la UCE, que retrasa el encendido hasta que cesan las detonaciones y luego lo adelanta al ángulo óptimo. Se basa en la propiedad piezoeléctrica de los cristales de cuarzo, generando una señal alterna.

Sonda Lambda

La sonda lambda de óxido de zirconio es la más común. Tiene una cerámica de zirconio recubierta de platino (electrodos). El electrodo interno está en contacto con el oxígeno atmosférico, y el externo, con los gases de escape. Por debajo de 300ºC, actúa como un circuito abierto. A más de 300ºC, genera una tensión variable según la concentración de oxígeno. Puede tener un calefactor (12V, 4,5Ω a temperatura ambiente) para alcanzar rápidamente la temperatura de funcionamiento.