GESTIN ENERGTICA DE RENDIMIENTO Y AMBIENTAL EN LA ADAPTACIN

DE UN SISTEMA DE INYECCIN ELECTRNICA DE COMBUSTIBLE A UN

MOTOR DE COMBUSTIN CONVENCIONAL PARA UNA PRODUCCIN MAS
LIMPIA.

Ing. Germn Erazo

Ing. Franklin Panchi.
Ing. Diego Salazar.
Departamento de Ciencias de la Energa y Mecnica
Quijano y Ordoez y Marqus de Manza s/n
Latacunga - Ecuador
Email :wgerazo@espe.edu.ec

Resumen el correcto funcionamiento del motor en cualquier

rgimen de giro.
Se desarrolla un anlisis energtico en funcin del
rendimiento mecnico y verificacin de parmetros Los equipos de inyeccin electrnica secuencial
caractersticos de un motor de combustin interna a multipunto son, en nuestro medio, los sistemas de
gasolina a fin de reducir la emisin de gases alimentacin ms exactos. Para ello se basan en el
contaminantes emanados por los automviles que uso de la electrnica con tal de conseguir una
cuentan con motores de combustin interna, as dosificacin lo ms exacta posible. El control de
como mejorar las prestaciones del mismo, tales dosificacin puede realizarse porque se controla
como: torque, potencia, consumo especfico de una serie de parmetros para definir el tiempo de
combustible, etc.; sustituyendo su obsoleto sistema inyeccin.
de encendido y alimentacin convencional por un II. COMPONENTES DEL SISTEMA DE
sistema de control electrnico. CONTROL ELECTRNICO
Se desarrolla la adaptacin del sistema electrnico En la adaptacin del sistema de inyeccin
de inyeccin gasolina en un vehculo convencional a electrnica se emplean componentes de tipo
carburador. Comparando pruebas del sistema de electrnico y mecnico, dependiendo de cada
alimentacin con carburador versus el sistema de necesidad.
alimentacin con inyeccin electrnica, finalmente
demostraremos las mejoras que se obtienen al a. Componentes Electrnicos
realizar dicha sustitucin. Mdulo de control del tren de potencia (PCM)
I. INTRODUCCIN Sensor de posicin del cigeal (CAS)
Sensor de velocidad del vehculo (VSS)
En los ltimos aos, la industria automotriz ha ido
avanzando a pasos agigantados en lo que a Sensor de flujo msico de aire (MAF)
tecnologa se refiere; esto se debe a la cada vez ms Sensor de posicin del estrangulador (TPS)
frecuente inclusin de componentes electrnicos Sensor de temperatura del refrigerante (WTS)
que ayudan a controlar y optimizar las diferentes
funciones y tareas que se deben ejecutar Sensor de picado del motor (KS)
procurando mantener o desarrollar un sistema de Sensor de oxgeno (HEGO)
gestin energtica dentro de un automvil.
Inyectores
La introduccin de vehculos equipados con el Regulador de marcha de ralent (IAC)
sistema de inyeccin electrnica de combustible en
nuestro pas fue a partir de los aos 90; y desde Vlvula electromagntica de purga (Cnister)
entonces este nuevo sistema de alimentacin empez Rels
a desplazar al tradicional carburador, el cual ha Bomba elctrica de combustible
disminuido su presencia en el parque automotor a tal
punto que hoy es obsoleto. Bobina de encendido
Lmpara testigo (CHECK ENGINE)
La necesidad de motores potentes, ligeros, de mayor
fiabilidad y menor consumo fueron los incentivos de b. Componentes Mecnicos
la investigacin hacia los sistemas de inyeccin Depurador
electrnica.
Cuerpo de aceleracin
Los sistemas de inyeccin ahorran combustible Colector de admisin
porque solo inyectan lo estrictamente necesario para
Riel de inyectores

E S P E
ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
ENERGA MECNICA , INNOVACIN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
21
CAMINO A LA EXCELENCIA
 Regulador de presin Caudal y temperatura del aire.
Polea dentada Temperatura del motor.
Bujas de encendido Rgimen de giro del motor.
III. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE Carga del motor.
INYECCIN ELECTRNICA Velocidad del vehculo
El recorrido del combustible empieza desde el Tensin del acumulador del vehculo.
depsito, donde es aspirado por una bomba elctrica Oxgeno residual de la mezcla.
de combustible, que recibe la corriente desde el rel
principal, regida por el interruptor de contacto y el Condiciones de funcionamiento: ralent en
PCM, dicha bomba impulsa el combustible a travs fro, puesta en marcha, etc.
del filtro, al riel de inyectores, llegando al regulador,
donde se establece la presin de inyeccin adecuada, Para la determinacin de estos parmetros se utilizan
pasando finalmente a los inyectores. sensores, los cuales detectan una condicin de
operacin, la transforman en un valor elctrico y lo
envan al Mdulo de Control del Tren de Potencia
(PCM), que procesa esta informacin y transmite
rdenes pertinentes a los actuadores del sistema; lo que
ha permitido que los sistemas de inyeccin electrnica
de combustible adquieran una dosificacin lo ms
ajustada posible a las condiciones de marcha y estado
del motor.

Los defectos que se generen en el funcionamiento del

sistema, son memorizados en el PCM en el orden en
que van apareciendo. Cuando se reconoce un defecto
por primera vez y el estado de error permanece
durante un tiempo mayor que 0,5 segundos, el
defecto se memoriza como permanente. Si este
defecto desaparece enseguida se memoriza como
intermitente y no presente. Si una avera se clasifica
como permanente, se activa la funcin de emergencia
o modo de avera, lo que provocar el encendido de
la lmpara testigo (CHECK ENGINE) situada en el
panel de instrumentos; esto permitir al conductor
conocer la existencia de alguna avera en el sistema
electrnico.

Regulador de presin
Polea dentada
Bujas de encendido
Figura 1. Esquema del sistema de inyeccin de
gasolina
IV. IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA
El aire de la atmsfera aspirado por los mbolos, Para la implementacin del nuevo sistema de
atraviesa el filtro de aire, pasa por el sensor de flujo inyeccin se deben tener en cuenta las siguientes
msico de aire (MAF), que enva informacin al consideraciones:
PCM; contina su recorrido por el cuerpo de
aceleracin, y finalmente por el colector de Espacio en el habitculo del motor.
admisin. El aire que entra viene regulado por el Compatibilidad del sistema de inyeccin
estrangulador de aceleracin, que a travs de su electrnica a implementarse.
sensor de posicin (TPS) enva una seal al PCM, el
cual controla posteriormente el regulador de marcha Existencia de autopartes en el mercado
de ralent (IAC). nacional.
Cuando el aire aspirado pasa por los conductos
del cabezote, recibe la cantidad de combustible Existencia de equipos de diagnstico para
necesaria para la combustin por parte de los mantenimiento.
inyectores de acuerdo a las condiciones de
funcionamiento del motor; que son determinadas
a base de los siguientes parmetros:

E S P E
ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
ENERGA MECNICA , INNOVACIN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
22
CAMINO A LA EXCELENCIA
 Existencia de equipos de diagnstico para Montar el bloque de cilindros en el habitculo
mantenimiento. del motor.
Montar el cabezote y darle el ajuste segn
especificaciones del fabricante.
Montar el rbol de levas y sincronizar la
distribucin.
Remplazar mltiple de admisin, y colocar el
de escape.
Colocar el riel con sus respectivos inyectores.
Colocar la carcasa del mltiple de admisin y
el cuerpo de aceleracin.
Fig. 2 Componentes del sistema de inyeccin
electrnica
a. Supresin de partes y piezas convencionales
Para la implementacin del nuevo sistema, las
siguientes partes sern suprimidas:
Depurador
Carburador
Bobina de encendido
Distribuidor de encendido
Platino Fig. 3 Montaje del sistema de inyeccin
Condensador
Cables de bujas Montar el sistema de alimentacin.
Bujas convencionales Montar el sistema de admisin de aire.
Bomba mecnica de combustible
Colector de admisin para carburador Montar el sistema de encendido.
Colocar los sensores y actuadores del sistema
de inyeccin electrnica.
b. Adaptacin
Instalar el cableado del sistema de inyeccin
Para la implementacin del sistema, es necesario electrnica.
realizar algunas modificaciones, entre las cuales
tenemos: Colocar el cable del acelerador.
Adaptar la base del sensor de picado al bloque Instalar el sistema de arranque y de carga.
de cilindros.
Finalmente purgamos el sistema de
Adaptar la base del sensor de oxgeno en el alimentacin, revisamos los puntos de
tubo de escape. sincronizacin y encendemos el motor.
Modificar los conductos de admisin en el V. ANLISIS ENERGTICO DE
cabezote de acuerdo a la forma de los conductos RENDIMIENTO Y AMBIENTAL DEL
del nuevo mltiple a implementarse. SISTEMA CONVENCIONAL Vs. SISTEMA DE
INYECCIN ELECTRNICA MPFI
Mecanizar los puntos de fijacin para el nuevo
mltiple de admisin. Para el anlisis comparativo del comportamiento
del motor, se emple el dinammetro con freno
Modificar el tanque de combustible para la hidrulico.
introduccin de la bomba elctrica.
Las pruebas de funcionamiento se realizaron bajo las
c. Montaje siguientes condiciones:
Una vez realizadas las adaptaciones necesarias, Aceleracin: 100%.
empezaremos con el remplazo y montaje de:
Temperatura ambiente: 25 C.
Tapa delantera de la distribucin por una que
cuenta con una base para el sensor de posicin Temperatura del motor: 75 C.
del cigeal.
En cuanto al anlisis de gases, utilizamos el
Polea del cigeal por una dentada. Analizador de Gases Infrarrojo Computarizado
RAG Gascheck.

E S P E
ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
ENERGA MECNICA , INNOVACIN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
23
CAMINO A LA EXCELENCIA
 Figura 7 Curvas de Consumo Especfico
de Combustible
En la figura 7, a bajas revoluciones la diferencia de
consumo no es demasiado significativo; y en
medias revoluciones la diferencia es casi nula; sin
embargo luego de este punto, la diferencia empieza
Fig. 4 Analizador de Gases GASCHECK a incrementarse; ya que con el sistema MPFI el
consumo especfico de combustible casi permanece
VI. RESULTADOS constante en todo el rango de revoluciones; mientras
que el sistema convencional requiere de una mayor
Las curvas de desempeo que se obtuvieron para cantidad de combustible a altas revoluciones pero no
cada uno de los sistemas son las siguientes: mantiene su potencia.
Incluiremos a continuacin los resultados de la
prueba de carretera, que nos permitir determinar el
consumo efectivo de combustible.
Tabla I. Consumo de Combustible en carretera
CONVENCIONAL MPFI
(Km/gl) (Km/gl)
36 45

Se determina que con el sistema convencional

podemos recorrer 9 kilmetros menos con un galn
Figura. 5 Curvas de Potencia al freno de combustible, lo que significa que el ahorro al
Se puede apreciar claramente la diferencia de potencia implementar el sistema de inyeccin electrnica es
que representa la sustitucin del sistema convencional significativo.
por un sistema de inyeccin electrnica MPFI;
especialmente en el intervalo medias a altas
revoluciones. Observamos que con el sistema
convencional la potencia decae vertiginosamente en
altas revoluciones, mientras que con el sistema
de inyeccin electrnica sta sigue incrementn-
dose.

Figura 8 Curvas del Rendimiento Volumtrico

En la Figura 8 se aprecia que inicialmente ambos

sistemas permiten el mismo nivel de llenado a los
cilindros; sin embargo con el aumento de las r.p.m.
Figura 6 Curvas de Torque observamos una cada vez ms marcada diferencia
De la misma manera, con la implementacin del entre el rendimiento volumtrico que ofrecen estos
sistema de inyeccin electrnica, observamos que el dos sistemas.
torque tiende a mantenerse constante en casi Los datos que se obtuvieron con el analizador de
cualquier nmero de revoluciones; mientras que gases para el sistema convencional y el de inyeccin
con el sistema convencional el torque disminuye electrnica, respectivamente son:
bruscamente en altas revoluciones.

E S P E
ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
ENERGA MECNICA , INNOVACIN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
24
CAMINO A LA EXCELENCIA
 25,133 kW @ 4000 r.p.m. que fue la lectura
mxima que nos permiti el banco; lo que
constituye un incremento aproximado al 25%.
El torque mximo se aument de 63 Nm @
2400 r.p.m. a 68 Nm @ 2400 r.p.m, que se
traduce en un 7% ms.

El mximo rendimiento volumtrico fue

acrecentado de 80,75% @ 1600 r.p.m. a
84,90% @ 4000 r.p.m. que al comparar estos
valores representa el 5%. Esto significa que el
ingreso de aire al cilindro fue optimizado con
la implementacin del nuevo colector de
admisin, el cual posee un mejor diseo desde
el punto de vista aerodinmico.

Con la implementacin del sistema de inyec-

Figura 9 Anlisis de gases (convencional) cin electrnica MPFI, se logr un eficiente
arranque en fro, adems de mantener un ralent
estable y conseguir una aceleracin uniforme.

BIBLIOGRAFA.

Castro, Miguel. Inyeccin de gasolina CEAC

Gualtieri, P. Inyeccin electrnica en motores
nafteros y diesel"
Ribbens, W. "Understanding Automotive
Electronics"
Autodata V. 3.18 Software de Especifica-
ciones.
Mitchell On Deman Version 7.0 Software de
Especificaciones.

Figura 10 Anlisis de gases (MPFI)

VII. CONCLUSIONES
En lo que se refiere al mantenimiento, el
sistema implementado puede ser diagnosticado
por escners de tipo universal que cuenten con
software para vehculos europeos.
Con la implementacin del sistema de
inyeccin electrnica MPFI, el Monxido de
Carbono (CO) se redujo, segn los datos en
porcentaje obtenidos de 0,628 a 0,201, lo que
resulta el 68%.

La presencia de Hidrocarburos (HC) en los

gases de escape, disminuy considerablemente,
de 776 ppm a 118 ppm; lo que significa una
reduccin cercana al 85%.
Los xidos de Nitrgeno (NOx) fueron
reducidos de 8 ppm a 3 ppm, que representa casi
el 63%.
Con la realizacin de la prueba de carretera
de 90 km, se comprob que el consumo de
combustible se redujo de 2,5 a 2 galones; lo que
nos brinda un ahorro del 20%.

La potencia mxima fue incrementada de

18,850 kW @ 3000 r.p.m. a una superior a los

E S P E
ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
ENERGA MECNICA , INNOVACIN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
25
CAMINO A LA EXCELENCIA

View publication stats