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Utilidad de un banco de pruebas de inyectores a gasolina
Usefulness of a gasoline injector test bench
Utilidade de uma bancada de teste de injetores de gasolina
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Correspondencia: oscar.ruales914@ist17dejulio.edu.ec
Ciencias T�cnicas y Aplicadas ���
Art�culo de Investigaci�n
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* Recibido: 23 de julio de 2022 *Aceptado: 12 de agosto de 2022 * Publicado: 15 de septiembre de 2022
- Instituto Superior Tecnol�gico 17 de julio, Urcuqui, Ecuador.
- Instituto Superior Tecnol�gico 17 de julio, Urcuqui, Ecuador.
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Resumen
Los sistemas de combusti�n permiten proporcionar la cantidad de combustible que necesita un veh�culo para poder funcionar como es debido y el desarrollo de estos sistemas condujo a que fuese necesario incorporar otro tipo de componentes como los inyectores. Estos son los m�s empleado y debido a ello surge la necesidad de contar con herramientas, t�cnicas y tecnolog�as de vanguardia que permitan realizar reparaciones y diagn�sticos oportunos para garantizar el funcionamiento eficiente del veh�culo y es as� como nace el desarrollo de bancos de pruebas de inyectores a gasolina; cuya importancia radica en que son de gran ayuda para corregir problemas que se presentan en el funcionamiento del veh�culo debido a la falta de mantenimiento, lo que no permite un correcto funcionamiento del motor; y por tal motivo, este estudio se centra en analizar la utilidad de un banco de pruebas de inyectores a gasolina como instrumento de utilidad para los talleres mec�nicos que se especializan en esta rama. El presente art�culo se realiz� como una revisi�n bibliogr�fica y el enfoque en el que gira el curso del presente trabajo es de tipo documental, encontrando que a trav�s de un banco de pruebas para inyectores a gasolina es posible verificar cualquiera de los procesos involucrados con la ECU del motor bajo distintas condiciones de trabajo sin la necesidad de que se est� conectado al veh�culo; por lo que son considerados como herramientas b�sicas de diagn�stico �tiles cuando no es posible la movilizaci�n del veh�culo.
Palabras Clave: Banco de pruebas; inyecci�n electr�nica; sistemas de combusti�n; combustible; gasolina.
Abstract
Combustion systems provide the amount of fuel a vehicle needs to function properly and the development of these systems led to the need to incorporate other types of components such as injectors. These are the most widely used and due to this arises the need to have cutting-edge tools, techniques and technologies that allow timely repairs and diagnoses to guarantee the efficient operation of the vehicle and that is how the development of injector test benches was born. gasoline; whose importance lies in the fact that they are of great help to correct problems that arise in the operation of the vehicle due to lack of maintenance, which does not allow a correct operation of the engine; and for this reason, this study focuses on analyzing the usefulness of a gasoline injector test bench as a useful instrument for mechanical workshops that specialize in this branch. This article was carried out as a bibliographic review and the approach in which the course of this work revolves is of a documentary type, finding that through a test bench for gasoline injectors it is possible to verify any of the processes involved with the ECU. of the engine under different working conditions without the need to be connected to the vehicle; Therefore, they are considered basic diagnostic tools that are useful when it is not possible to mobilize the vehicle.
Keywords: Testing bench; electronic injection; combustion systems; gas; gasoline..
Resumo
Os sistemas de combust�o permitem fornecer a quantidade de combust�vel que um ve�culo necessita para funcionar corretamente e o desenvolvimento destes sistemas levou � necessidade de incorporar outros tipos de componentes como os injetores. Estes s�o os mais utilizados e por isso surge a necessidade de dispor de ferramentas, t�cnicas e tecnologias de ponta que permitam repara��es e diagn�sticos atempados para garantir o funcionamento eficiente do ve�culo e foi assim que nasceu o desenvolvimento de bancadas de teste de injetores. Gasolina; cuja import�ncia reside no fato de serem de grande ajuda para corrigir problemas que surgem no funcionamento do ve�culo devido � falta de manuten��o, que n�o permite um correto funcionamento do motor; e por esta raz�o, este estudo se concentra em analisar a utilidade de uma bancada de teste de injetores de gasolina como um instrumento �til para oficinas mec�nicas especializadas neste ramo. Este artigo foi realizado como uma revis�o bibliogr�fica e a abordagem em que gira o percurso deste trabalho � do tipo documental, constatando que atrav�s de uma bancada de testes para injetores de gasolina � poss�vel verificar qualquer um dos processos envolvidos com a UCE. o motor em diferentes condi��es de trabalho sem a necessidade de estar conectado ao ve�culo; Portanto, s�o consideradas ferramentas b�sicas de diagn�stico que s�o �teis quando n�o � poss�vel mobilizar o ve�culo.
Palavras-chave: Bancada de testes; inje��o eletr�nica; sistemas de combust�o; g�s; Gasolina.
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Introducci�n
Los sistemas de combusti�n permiten proporcionar la cantidad de combustible que necesita un veh�culo para poder funcionar como es debido. Los autom�viles trabajan por combusti�n interna y generalmente los m�s antiguos, poseen un componente llamado carburador, cuya funci�n principal se basa en el suministro necesario de gasolina para alcanzar la combusti�n y poder as� lograr el encendido, el arranque, la puesta en marcha, la aceleraci�n y la potencia del veh�culo; pero esto ha ido cambiando y evolucionando a lo largo de los a�os de acuerdo a las necesidades que van presentandose en el mercado (Simba�a et al., 2022).
Con el paso del tiempo, la ingenier�a automotriz se vio obligada a innovar en este aspecto puesto que los veh�culos con estos sistemas tradicionales, presentaban fallas o deficiencias en el funcionamiento del auto; adem�s, la evoluci�n en los modelos y la creaci�n de dise�os de mayor elegancia, as� como la necesidad imperiosa de reducir las emisiones contaminantes hacia el ambiente, empujaron tales cambios (Rodr�guez y Plasencia, 2021).
En este sentido, el desarrollo de estos sistemas condujo a que fuese necesario incorporar otro tipo de componentes como los inyectores; los cuales, son dispositivos electromagn�ticos que permiten el acceso directo del combustible hasta la c�mara de combusti�n de manera uniforme y en part�culas finamente trituradas o pulverizadas, trayendo consigo grandes ventajas respecto a los sistemas con carburadores, sustituyendo a estos �ltimos por completo en la actualidad. (Ramos, 2020).
Ahora, los sistemas de inyecci�n tienen sus or�genes en Alemania, a principios del siglo XIX, cuando Roberth Bosch revolucion� la industria de la aviaci�n con tales dispositivos que luego fueron perfeccionados por Octtavio Fuscaldo en Italia, �al a�adir a dicho sistema un elemento llamado selenoide que ayudar�a a regular el flujo del combustible y que se convertir�a en la d�cada de los 70� en un componente primordial para la fabricaci�n de autos, ya que para ese entonces, la econom�a mundial hab�a entrado en una profunda crisis petrolera y el alza de los precios del combustible era exponencial, motivo por el cual los fabricantes tuvieron que implementar nuevos dise�os, a�adiendo componentes electr�nicos que permitieran la reducci�n del consumo de combustible y adecuarse a las exigencias del momento; tanto en lo referente a las demandas del consumidor como en lo ambiental (Noro�a y G�mez, 2019).
Desde el punto de vista de Guasumba et al. (2021), estos sistemas poseen grandes ventajas, entre las que se encuentran:
- Reducci�n del consumo de combustible.
- Incremento en la velocidad de potencia.
- Funcionamiento �ptimo del motor.
- Sincronizaci�n perfecta entre el aire, el combustible, la chispa y el �ngulo de permanencia.
- Valor exacto de combustible a inyectar.
- Disminuci�n de las emisiones de mon�xido de carbono.
En la actualidad, este tipo de sistemas es el m�s empleado a pesar que ya existan otros tipos m�s sofisticados y de vanguardia, pero, el 90% de los veh�culos que circulan hoy en d�a trabajan con ello; esto ha hecho que surja la necesidad de contar con herramientas, t�cnicas y tecnolog�as de vanguardia que permitan realizar reparaciones y diagn�sticos oportunos para garantizar el funcionamiento eficiente del veh�culo y es as� como nace el desarrollo de bancos de pruebas de inyectores a gasolina, los cuales, son equipos que se utilizan principalmente para verificar la calidad de funcionamiento de los inyectores, medir la vida �til y realizar la limpieza y el ajuste necesario para cumplir con los par�metros necesarios que requiere el auto para su correcto funcionamiento, simulando la manera en que trabajan internamente (Chad�n y Coque, 2021).
En este contexto, Acurio (2022) se�ala que los bancos de pruebas son de gran importancia en la actualidad porque a trav�s de ellos es posible verificar el funcionamiento de sensores, actuadores y de la unidad de control electr�nico (ECU) sin que deban estar conectados al veh�culo mientras que Revollar et al. (2020), la importancia de �stos radica en que son de gran ayuda para corregir problemas que se presentan en el funcionamiento del veh�culo debido a la falta de mantenimiento de inyectores, lo que no permite un correcto funcionamiento del motor; y por tal motivo, este estudio se centra en analizar la utilidad de un banco de pruebas de inyectores a gasolina como instrumento de utilidad para los distintos talleres mec�nicos que se especializan en esta rama.
Metodolog�a
El presente art�culo se realiz� como una revisi�n bibliogr�fica al encontrar y poder plasmar toda la informaci�n de inter�s a trav�s de varios medios electr�nicos como Dialnet, Ruinet, Scopus, Eric, Scielo, Pubmed, Science, Web Of Science, Google Acad�mico, entre otros; cuya funci�n principal es la indagaci�n y exploraci�n de informaci�n importante para la investigaci�n en cuesti�n.
El enfoque en el que gira el curso del presente trabajo es de tipo documental y para ello fue necesaria la utilizaci�n de palabras claves como banco de pruebas, inyecci�n electr�nica, sistemas de combusti�n, que sirvieron de filtro para obtener datos relevantes y certeros sobre la utilidad de un banco de pruebas de inyectores a gasolina.
Para ello se seleccionaron 15 documentos entre los que destacan trabajos, art�culos, archivos, entre otros que se encontraban en medios, revistas y p�ginas digitales; los cuales, luego fueron seleccionados, clasificados y ordenados por orden de importancia de tal forma que pudiesen ser citados adecuadamente y poder establecer la estructura m�s adecuada y concorde al objetivo central.
Resultados y discusi�n
Cuando se habla de inyectores se hace referencia a electrov�lvulas que se utilizan en los sistemas de combusti�n para regular el flujo de gasolina y se lleve a cabo el proceso de manera mas eficiente, con el fin de poder realizar el encendido del motor sin que ocurran problemas. �stos poseen una forma c�nica y est�n constituidos por un cilindro interno tamizado en el que se pulveriza el combustible a trav�s de una tobera para que luego pase por una bobina que contiene en su interior una aguja met�lica que se abre y cierra, permitiendo regular la cantidad de gasolina que viajar� hasta la c�mara sin causar p�rdidas, motivo por el cu�l poseen forma c�nica Caro et al., . La figura 1 muestra la estructura b�sica de los inyectores.
Figura 1. Estructura interna de los inyectores
Fuente: (Caro et al., 2019).
Para Delgado (2019), esta regulaci�n del combustible permite que la potencia y el rendimiento del motor se incrementen al poder tener una mezcla m�s uniforme en todo el sistema de admisi�n al mismo tiempo que se aumenta la aceleraci�n y se reduce el consumo de combustible y la emisi�n de gases contaminantes.
Este tipo de sistema se activa cuando se procede a dar el arranque del veh�culo y en ese momento los pistones comienzan a subir y bajar y as� enviar a la unidad de mando el valor de la rotaci�n del motor que se est� generando, gracias a las se�ales el�ctricas enviadas por medio de los sensores de rotaci�n para que el aire pueda ser recibido por el m�ltiple de admisi�n y se traslade por el medidor de flujo y la mariposa de aceleraci�n hasta alcanzar los cilindros del motor; y es all�, cuando la ECU registra todos los datos correspondientes a volumen, temperatura de admisi�n del aire, temperatura del refrigerante, posici�n de pistones, entre otros; de tal forma que pueda realizar una comparaci�n con los datos almacenados en su memoria interna y poder determinar la cantidad de combustible que se requiere con exactitud para alcanzar la combusti�n ideal (Montero y Paguay, 2021).
Por otro lado, cuando estos inyectores est�n en funcionamiento es probable que muchas part�culas diminutas de combustible queden atrapadas en los inyectores y con el tiempo estas van sediment�ndose y acumul�ndose hasta que ocasionen la obstrucci�n del inyector y no se logra suministrar la cantidad adecuada de combustible para llevar a cabo el proceso de combusti�n; lo que con el tiempo desencadena en problemas de p�rdida de potencia del motor, elevado consumo de combustible, relent� inestable y emisi�n de gases de efecto invernadero hacia el ambiente, entre otros (Security Car Writers, 2021).
Entonces, dependiendo de la calidad del combustible que regularmente sea surtido al veh�culo y del uso del mismo, los inyectores requerir�n mantenimiento. Esto puede observarse de forma tangible cuando en los mismos hay presencia de barniz, carb�n o part�culas diminutas que pueden estar ubicadas en el microfiltro, en los orificios o en la v�lvula de obturaci�n y que provienen del combustible suministrado y que son cristalizadas debido a las variaciones t�rmicas presentes cuando se encuentra el motor en funcionamiento (P�rez, 2019).
En este sentido, Ramos (2020) ha suministrado datos que muestran que lo descrito anteriormente puede afectar el flujo del inyector hasta en un 30% pudiendo as� causar afectaciones tales como:
- Variaciones en el caudal del combustible.
- Da�os en el �ngulo de atomizaci�n.
- Emisiones de gases contaminantes.
- Aumento en el consumo de la gasolina.
- Defectos de funcionamiento del motor.
Esto demuestra la necesidad de realizar mantenimientos efectivos y eficaces cada cierta cantidad de kilometraje del veh�culo o cuando se observe alguna falla de las ya mencionadas. As�, el mantenimiento que requieren los inyectores puede realizarse ya sea desmontando o no los mismos del veh�culo y con respecto a ello, Flores (2018) se�ala que cuando no son desmontados los inyectores, normalmente existen dos alternativas para su limpieza. La primera de ellas consiste en agregar directamente al tanque de combustible el agente limpiador donde se generar� una mezcla entre �ste y el combustible que permitir� la eliminaci�n de agentes contaminantes presentes tanto en el dep�sito como en los circuitos (Quisasamin y Sa�aisela, 2019).
La segunda alternativa de limpieza de inyectores sin que �stos sean desmontados se realiza con ayuda de un canister. El canister, no es m�s que un recipiente en el cual es colocado un aditivo limpiador y se instala luego de haber desconectado el tren de inyecci�n para posteriormente ser presurizado y permitir el paso del agente limpiador hacia los inyectores como se muestra en la figura 2 (Chad�n y Coque, 2021).
Figura 2. Equipo canister utilizado en la limpieza de inyectores
Fuente: (Ramos, 2020)
La segunda alternativa que se presenta para la limpieza de los inyectores es la limpieza por ultrasonido; en la cual, es necesario realizar el desmontaje de los mismos y utilizar un banco de pruebas para as� poder sumergirlos en un recipiente que contiene un agente limpiador especial que permita poder generar los pulsos de ultrasonido, de tal forma que los inyectores vuelvan a su funcionamiento habitual o normal (Quisasamin y Sa�aisela, 2019).
Por otro lado, Caro et al. (2019) indica que un banco de pruebas para inyectores es una m�quina que permite comprobar el funcionamiento de los inyectores por medio de pruebas operacionales y simuladas bajo las condiciones reales de trabajo sin que sea necesaria la utilizaci�n de combustible. Estos equipos que han surgido de la necesidad presentada en la industria de utilizar tecnolog�a de alta generaci�n computarizada para ejecutar los mantenimientos, las revisiones, chequeos y ajustes necesarios. Estos bancos presentan gran variedad, entre los que se encuentran:
- Banco de Prueba para la unidad de control electr�nico de veh�culos con sistemas de inyecci�n electr�nica: este banco de pruebas simula una ECU y todos los circuitos que permiten recoger la informaci�n de todo el sistema de inyecci�n como el caso de CKP, TPM, MAP, entre otros, para verificar el funcionamiento de los inyectores y poder establecer fallas y correctivos necesarios y cuando las se�ales en el veh�culo son correctas. La figura 3 muestra este tipo de banco de pruebas.
Figura 3. Banco de Prueba para la unidad de control electr�nico de veh�culos con sistemas de inyecci�n electr�nica
Fuente: (Caro et al., 2019).
- Probador de inyectores de gasolina activado y controlado v�a WI-FI: esta tecnolog�a ha permitido gtrabajar con los inyectores en tiempo real tal y como funcionan dentro del veh�culo por lo que las condiciones de trabajo son las mas ajustadas a la realidad posible sin importar la marca del inyector puesto que todos los par�metros de medici�n se realizan a trav�s de una interfaz LabView de alto beneficio. Este tipo de banco de pruebas es mostrado en la figura 4.
Figura 4. Probador de inyectores de gasolina activado y controlado v�a WI-FI
Fuente: (Caro et al., 2019).
- Banco probador de inyectores con control SCADA: este tipo de banco probador tiene la funci�n principal de poder observar mediante visi�n artificial la cantidad de flu�do, lo que disminuye la confiabilidad, puesto que las mediciones del l�quido que suministran los inyectores es colocado en las probetas de forma emp�rica o al ojo por ciento, seg�n lo que el usuario pueda observar aunque el sistema computarizado SCADA a�ada seguridad ya que permite supervisar, controlar y almacenar la informaci�n adem�s de realizar las representaciones correspondientes al funcionamiento del sistema de forma gr�fica asi como otra gran variedad de beneficios desde el punto de vista sistem�tico. Este tipo de banco de pruebas es mostrado en la figura 5.
Figura 5. Banco probador de inyectores con control SCADA
Fuente: (Caro et al., 2019).
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Ahora bien, Ramos (2020) asegura que un banco de pruebas de inyectores a gasolina esta constituido por los siguientes componentes:
- Hardware: constituye la estructura f�sica que resguarda toda la parte tecnol�gica y digital asi como los acoples de los inyectores. Mediante la parte que resguarda la estructura tecnol�gica se pueden realizar todas las pruebas que se requieran adem�s de que se colocan todos los interruptores necesarios para facilitar el manejo y entendimiento del sistema por parte del operador, mientras que la parte que consta de los acoples o soportes de inyectores.
- Riel de inyectores: forma parte de la base en la que es colocado el sistema completo de inyectores, el cual, debe tomar en consideraci�n a la hora de su dise�o la presi�n de trabajo para poder determinar el grosor de forma tal que se tengan presiones iguales a las que el combustible es suministrado dentro de la c�mara de combusti�n de los veh�culos, que por lo general es de 40 Psi.
- Soporte del riel de inyectores: es la parte donde se soporta el riel y se colocan las probetas que contienen los inyectores. Este soporte debe facilitar tanto la colocaci�n como el retiro del riel para poder hacerlo de la manera mas r�pida posible adem�s que debe ser lo suficientemente s�lido como para resistir las presiones con las que se trabaja al momento de efectuar las pruebas.
- Sistema de simulaci�n de puntos variables: consta de un oscilador que permitir� eviar los pulsos lo mas parecido a los enviados por la ECU hacia los inyectores. Por lo general se utiliza el oscilador o multivibrador por su econom�a y practicidad.
Desde el punto de vista de Ramos (2020), cuando los inyectores en cualquier veh�culo presentan fallas, el auto puede seguir en funcionamiento pero desde luego se observan diferentes desajustes ya sea en el apagado cuando el motor esta trabajando en m�nimo, consumo excesivo de combustible, aceleraci�n en marcha m�nima, entre otros; lo que indica que es necesario revisarlos pero para ello se debe hacer uso de un banco de pruebas; ya que una vez que se han limpiado es muy improbable detectar cuando el motor esta en marcha si estan en correcto funcionamiento o si la causa de la falla se deba a otra raz�n mas que por falta de mantenimineto y la utilizaci�n de estos equipos pueden ayudar a realizar las pruebas que sean necesarias antes de volver a instalarlos para garantizar su �ptimo funcionamiento.
En este sentido, Caro et al. (2019) hace referencia a los distintos ensayos que pueden realizarse en los bancos de pruebas de inyectores a gasolina, entre los que se encuentran:
- Prueba de Fugas: �en esta prueba, los inyectores se someten a trabajo continuo durante pulsaciones bastante altas con la finalidad de poder medir la cantidad de combustible que suministra el inyector durante un periodo de tiempo, de tal forma que se pueda verificar que se encuentre dentro del rango especifico (seg�n el motor en el que este trabajando) y tambien poder comparar excesos o deficiencias respecto a los dem�s.
- Prueba de goteo: la finalidad de esta prueba es poder comprobar que el v�stago del inyector funcione como debe ser sin que se produzca goteo alguno que pueda pasar hata el m�ltiple de admisi�n y generar sobreconsumo de combustible y mayor emisi�n de humo contaminante hacia la atm�sfera a trav�s del tubo de escape.
- Prueba de atomizaci�n: mediante esta prueba es posible establecer si se requiere realizar el mantenimiento de los inyectores por ultrasonido ya que durante la misma, los inyectores son abiertos en su totalidad y se les suministra una presi�n constante durante un tiempo espec�fico y con los par�metros de trabajo reales, donde se verifica que la pulverizaci�n del combustible es uniforme en todos los inyectores y en caso de no ser asi se procede a efectuar la limpieza por ultrasonido.
Conclusi�n
El objetivo fundamental de los inyectores es suministrar la cantidad de combustible necesaria para que se efectu� la combusti�n del veh�culo de manera eficaz y eficiente y por tanto cualquier tipo de fallas que estos presenten inciden directamente sobre la eficiencia del motor y es all� radica su importancia. Estos requieren de ciertos mantenimientos y cuidados que pueden ser suministrados a trav�s de un banco de pruebas para inyectores; donde es posible verificar cualquiera de los procesos involucrados con la ECU del motor bajo distintas condiciones de trabajo sin la necesidad de que se este conectado al veh�culo; por lo que este tipo de equipos son considerados como herramientas b�sicas de diagn�stico �tiles cuando no es posible la movilizaci�n del veh�culo y se requiere analizar la causa por la cual los inyectores presentan fallas.
Por otra parte, estos equipos permiten verificar la vida �til restante para los inyectores as� como la calidad en la que se encuentran trabajando as� como la verificaci�n de funcionabilidad bajo par�metros ideales y la necesidad de efectuar mantenimiento para que trabajen seg�n las condiciones id�neas para cada veh�culo, puesto que, �stos son sumamente importantes para el buen funcionamiento de la c�mara de combusti�n y es por ello que se han convertido en una pieza clave para los talleres de mec�nica automotriz, por conceder grandes beneficios en cuanto al mantenimiento eficiente de los veh�culos. �
Referencias
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15. Simba�a, E. J., Coronel, C. A., Guasumba, J. E., & Calero, D. A. (Abril de 2022). Carburadores Vs inyectores, semejanzas y diferencias entre estos elementos del sistema de combusti�n. Polo del Conocimiento, 7(4), 360-375. doi:http://dx.doi.org/10.23857/pc.v7i4.3829
� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).
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