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DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA
REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL
INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS
MONOCILIacuteNDRICAS
Jarvy Alexis Dorado Quira
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA
JULIO 11 DE 2018
DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA
REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL
INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS
MONOCILIacuteNDRICAS
TRABAJO DE GRADO
Previo a la obtencioacuten del Tiacutetulo de
INGENIERO EN ELECTROacuteNICA
Jarvy Alexis Dorado Quira
Director
Ingeniero Geovanny Alberto Catamuscay Medina
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA
JULIO DE 2018
DEDICATORIA
Ante todo a Dios por brindarme la vida las
fuerzas para salir adelante y el rigor de ser
cada diacutea una mejor persona a mi padre
Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea
Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado
Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes
personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea
fueron el motor de arranque a ellos por
brindarme todo su amor y apoyo constante no
solo durante mi carrera sino durante toda mi vida
Este triunfo es de todos nosotros
AGRADECIMIENTO
Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga
a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por
ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes
familiares por estar conmigo en este proceso asiacute
mismo a una persona muy especial que me
brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo
de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria
Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me
brindaron sus conocimientos y amistad sobre
todo al Ing Geovanny Catamuscay por
brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis
A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea
durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser
Ingeniero Electroacutenico
CONTENIDO
1 INTRODUCCIOacuteN 9
2 OBJETIVOS 12
21 OBJETIVO GENERAL 12
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12
3 MARCO TEOacuteRICO 13
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO
15
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17
36 MANTENIMIENTO 18
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21
37 ULTRASONIDO 21
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22
391 Transductor Ultrasoacutenico 24
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25
393 Solucioacuten Limpiadora 26
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37
43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37
5 IMPLEMENTACIOacuteN 50
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-
alterna
[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]
Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk
76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA
REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL
INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS
MONOCILIacuteNDRICAS
TRABAJO DE GRADO
Previo a la obtencioacuten del Tiacutetulo de
INGENIERO EN ELECTROacuteNICA
Jarvy Alexis Dorado Quira
Director
Ingeniero Geovanny Alberto Catamuscay Medina
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA
JULIO DE 2018
DEDICATORIA
Ante todo a Dios por brindarme la vida las
fuerzas para salir adelante y el rigor de ser
cada diacutea una mejor persona a mi padre
Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea
Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado
Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes
personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea
fueron el motor de arranque a ellos por
brindarme todo su amor y apoyo constante no
solo durante mi carrera sino durante toda mi vida
Este triunfo es de todos nosotros
AGRADECIMIENTO
Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga
a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por
ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes
familiares por estar conmigo en este proceso asiacute
mismo a una persona muy especial que me
brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo
de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria
Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me
brindaron sus conocimientos y amistad sobre
todo al Ing Geovanny Catamuscay por
brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis
A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea
durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser
Ingeniero Electroacutenico
CONTENIDO
1 INTRODUCCIOacuteN 9
2 OBJETIVOS 12
21 OBJETIVO GENERAL 12
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12
3 MARCO TEOacuteRICO 13
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO
15
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17
36 MANTENIMIENTO 18
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21
37 ULTRASONIDO 21
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22
391 Transductor Ultrasoacutenico 24
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25
393 Solucioacuten Limpiadora 26
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37
43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37
5 IMPLEMENTACIOacuteN 50
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
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Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
DEDICATORIA
Ante todo a Dios por brindarme la vida las
fuerzas para salir adelante y el rigor de ser
cada diacutea una mejor persona a mi padre
Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea
Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado
Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes
personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea
fueron el motor de arranque a ellos por
brindarme todo su amor y apoyo constante no
solo durante mi carrera sino durante toda mi vida
Este triunfo es de todos nosotros
AGRADECIMIENTO
Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga
a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por
ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes
familiares por estar conmigo en este proceso asiacute
mismo a una persona muy especial que me
brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo
de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria
Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me
brindaron sus conocimientos y amistad sobre
todo al Ing Geovanny Catamuscay por
brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis
A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea
durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser
Ingeniero Electroacutenico
CONTENIDO
1 INTRODUCCIOacuteN 9
2 OBJETIVOS 12
21 OBJETIVO GENERAL 12
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12
3 MARCO TEOacuteRICO 13
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO
15
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17
36 MANTENIMIENTO 18
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21
37 ULTRASONIDO 21
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22
391 Transductor Ultrasoacutenico 24
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25
393 Solucioacuten Limpiadora 26
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37
43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37
5 IMPLEMENTACIOacuteN 50
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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74
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Que Se Tratardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada 2011 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017]
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75
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Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk
76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
AGRADECIMIENTO
Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga
a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por
ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes
familiares por estar conmigo en este proceso asiacute
mismo a una persona muy especial que me
brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo
de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria
Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me
brindaron sus conocimientos y amistad sobre
todo al Ing Geovanny Catamuscay por
brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis
A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea
durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser
Ingeniero Electroacutenico
CONTENIDO
1 INTRODUCCIOacuteN 9
2 OBJETIVOS 12
21 OBJETIVO GENERAL 12
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12
3 MARCO TEOacuteRICO 13
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO
15
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17
36 MANTENIMIENTO 18
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21
37 ULTRASONIDO 21
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22
391 Transductor Ultrasoacutenico 24
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25
393 Solucioacuten Limpiadora 26
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37
43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37
5 IMPLEMENTACIOacuteN 50
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
CONTENIDO
1 INTRODUCCIOacuteN 9
2 OBJETIVOS 12
21 OBJETIVO GENERAL 12
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12
3 MARCO TEOacuteRICO 13
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO
15
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17
36 MANTENIMIENTO 18
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21
37 ULTRASONIDO 21
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22
391 Transductor Ultrasoacutenico 24
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25
393 Solucioacuten Limpiadora 26
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37
43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37
5 IMPLEMENTACIOacuteN 50
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
8 REFERENCIA
[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire
revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta
Marzo 5 de 2017] Disponible en
httpcaracolcomcoradio20090717ecologia1247848260_846956html
[2] Fuel Pump ldquoInspeccioacuten y Pruebas De Los Inyectores De Combustiblerdquo [Biblioteca En Liacutenea]
Actualizada Diciembre de 2013 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en
httpesfuelpumpucomnews-blog-inspection-and-testing-fuel-injectorsaspx
[3] inyector Motor En Wikipedia Recuperado el 6 de marzo de 2017 de
httpseswikipediaorgwikiInyector_(motor)
[4] Robert Bosch (2009) Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica [PDF] Campinas Brasil Autor
Recuperado de wwwboschautopartesmx
[5] Blog De Automoacuteviles ldquoInyectores y Tipos De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada
Septiembre 2011 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en
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inyectores
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74
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Facultad De Ingenieriacuteas Yerera Sebastian A Lopez Julio A Becerra Gustavo H Di Lorenzo F Renzo
Gil Holzmann Cristhian H Graziano Santiago
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httpssitesgooglecomsiteecpwavesfsico-tericovelocidad-de-propagacin-de-la-onda
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[17] Definicionde ldquoUltrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero 2016 [Fecha De
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[19] EcuRed Conocimiento con todos y para todos ldquoInyector De Combustiblerdquo [Biblioteca En
Linea] Actualizada Marzo 2014 [Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en
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[21] eHow en espantildeol ldquoTipos De Transductores De Ultrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea]
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httpwwwehowenespanolcomtipos-transductores-ultrasonido-lista_70350
[22] INYECAR ESPECIALISTAS EN INYECCION ELECTRONICA ldquoLimpieza De Inyectores Veamos De
Que Se Tratardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada 2011 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017]
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75
[23] Ingenieriacutea San Antonio ldquoCAVITACION ULTRASONIDO Y RADIOFRECUENCIArdquo [Biblioteca En
Liacutenea] Actualizada Febrero de 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
httpestheticnetcomdestwp-contentuploads201402Manual-Cavitacion-Ultrasonido-RFpdf
[24] Beijin Ultrasonic ldquoCoacutemo Elegir La Solucioacuten De Limpieza Por Ultrasonidos Derechordquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero de 2016 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
httpswwwultrasonicleaningcomeshow-to-choose-the-right-ultrasonic-cleaning-solution
[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]
Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF
[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible
en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-
alterna
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Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk
76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
51 Construccioacuten del mando general de control 50
52 Piezas del sistema de control 51
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61
61 Pruebas al inyector 62
62 Limpieza Ultrasoacutenica 70
7 CONCLUSIONES 72
8 REFERENCIA 73
ANEXOS 76
A MANUAL DE USUARIO 76
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61
Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61
Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61
Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64
Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67
Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68
Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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[16] Fisic ldquoFenoacutemenos Ondulatoriosrdquo [Biblioteca En Linea] Actualizada Octubre De 2014 [Fecha
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[17] Definicionde ldquoUltrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero 2016 [Fecha De
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[18] HyperPhysics ldquoSonido Ultrasonicordquo [Biblioteca En Linea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De
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[19] EcuRed Conocimiento con todos y para todos ldquoInyector De Combustiblerdquo [Biblioteca En
Linea] Actualizada Marzo 2014 [Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en
httpwwwecuredcuInyectordeCombustible
[20] Servicios Mecatroacutenica DUZO ldquoLimpieza De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada
Febrero 2015 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
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[21] eHow en espantildeol ldquoTipos De Transductores De Ultrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea]
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[22] INYECAR ESPECIALISTAS EN INYECCION ELECTRONICA ldquoLimpieza De Inyectores Veamos De
Que Se Tratardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada 2011 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017]
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75
[23] Ingenieriacutea San Antonio ldquoCAVITACION ULTRASONIDO Y RADIOFRECUENCIArdquo [Biblioteca En
Liacutenea] Actualizada Febrero de 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
httpestheticnetcomdestwp-contentuploads201402Manual-Cavitacion-Ultrasonido-RFpdf
[24] Beijin Ultrasonic ldquoCoacutemo Elegir La Solucioacuten De Limpieza Por Ultrasonidos Derechordquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero de 2016 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
httpswwwultrasonicleaningcomeshow-to-choose-the-right-ultrasonic-cleaning-solution
[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]
Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF
[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo
[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible
en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-
alterna
[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]
Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk
76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
LISTA DE FIGURAS
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11
Fig 2 Componentes del inyector 14
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17
Fig 4 Circuito controlador de corriente 18
Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31
Fig 10 Render Estructura principal 32
Fig 11 Render Carril de inyector 33
Fig 12 Render Visor de nivel 33
Fig 13 Render Soporte de inyector 34
Fig 14 Render Tablero de control 34
Fig 15 Tanque de combustible 35
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36
Fig 17 Filtro de combustible 36
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40
Fig 21 Render Controlador principal 41
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49
Fig 27 Mando general de operaciones 50
Fig 28 Sistema a controlar 51
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
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Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
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90
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91
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Limpieza ultrasonica
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92
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lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64
Fig 42 Prueba estanqueidad 66
Fig 43 Limpieza de inyectores 67
Fig 44 Limpiador ultrasonico 71
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
9
1 INTRODUCCIOacuteN
La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por
automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto
de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda
de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica
Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis
mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del
aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil
vidas que se pierden [1]
Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en
Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute
los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal
Kennedy y puente Aranda [1]
A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea
metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona
industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y
Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales
de contaminacioacuten [1]
Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las
motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre
las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de
combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran
emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera
Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e
implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y
limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo
anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en
donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de
alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas
Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta
efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de
inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a
trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
8 REFERENCIA
[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire
revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta
Marzo 5 de 2017] Disponible en
httpcaracolcomcoradio20090717ecologia1247848260_846956html
[2] Fuel Pump ldquoInspeccioacuten y Pruebas De Los Inyectores De Combustiblerdquo [Biblioteca En Liacutenea]
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74
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75
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[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero de 2016 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
10
la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de
combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica
Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los
cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario
cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de
dicha tecnologiacutea
El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a
pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el
combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la
motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone
de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen
rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]
Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el
interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el
motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de
depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo
tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin
importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de
conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de
mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas
en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un
25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal
de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas
emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento
inadecuado del motor [4]
Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para
motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el
inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas
Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la
cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del
inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus
partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de
eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo
contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
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Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
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Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
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delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
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lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
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digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
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Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
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lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
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digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
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lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
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lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
11
Fig 1 Angulo de inyeccioacuten
Fuente Tomado de [5]
Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de
combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el
inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la
prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector
con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si
hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez
cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por
ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para
corroborar que su limpieza haya sido efectiva
Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es
la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar
los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del
inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a
fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se
eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el
desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
12
2 OBJETIVOS
21 OBJETIVO GENERAL
Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas
de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-
784 para motocicletas monociliacutendricas
22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO
Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo
de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico
Autotec INP-784
Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al
inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas
Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector
por ultrasonido para validar el prototipo resultante
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
13
3 MARCO TEOacuteRICO
31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA
El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la
motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de
forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando
este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este
espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo
maacutes homogeacuteneamente posible [6]
Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la
caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero
que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara
de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten
procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]
El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro
terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como
tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]
32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro
una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su
cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un
terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera
tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago
conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de
combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el
tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
14
Fig 2 Componentes del inyector
Fuente Tomado de [8]
En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el
resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta
mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada
hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]
La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de
impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los
conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de
combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia
arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden
lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque
[8]
Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y
depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y
aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable
de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que
pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se
encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es
clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su
funcionamiento [8]
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
15
Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden
conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en
alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema
controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores
pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema
controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No
hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes
mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de
inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin
embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema
controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]
33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE
FUNCIONAMIENTO
Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre
temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de
tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del
inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]
El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de
tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute
cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto
durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del
inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para
el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo
del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue
funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]
En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a
continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los
pines del inyector para su funcionamiento
Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso
digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor
de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este
proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN
para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja
frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al
requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
16
entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado
Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y
permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor
34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES
Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se
puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del
motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]
1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se
encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]
A Con vaacutelvula de disco
B Con vaacutelvula de aguja
C Con vaacutelvula de bola
2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia
eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos
categoriacuteas [9]
A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios
B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios
3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]
A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero
algunas motocicletas los integran
B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la
mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo
35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES
Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para
operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de
voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de
alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para
inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de
corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea
causar un dantildeo al inyector [2]
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
17
En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122
351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE
Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando
estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al
circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor
este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la
saturacioacuten [2]
Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado
Fuente Elaboracioacuten Propia
352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE
Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su
nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de
conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es
activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado
suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este
periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la
cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador
es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para
proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se
necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1
18
amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador
de corriente
Fig 4 Circuito controlador de corriente
Fuente Fuente propia
36 MANTENIMIENTO
El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la
caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando
expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y
acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta
unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que
la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]
Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o
desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute
de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor
potencia al cilindro [10]
19
361 OBSTRUCCION DE INYECTORES
A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la
motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo
de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten
El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad
El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo
excesivo
El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto
Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva
tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km
por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se
pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo
[9]
362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES
Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible
liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico
y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo
con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a
largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]
Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido
de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace
funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible
hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente
que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza
existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]
Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la
motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal
motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control
No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es
precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes
mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la
20
motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia
de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]
A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores
Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay
fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector
Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del
atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30
grados
Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la
cantidad de combustible que suministra el inyector al motor
comprobando la deficiencia en la entrega de combustible
363 VIDA UTIL DEL INYECTOR
Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se
mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de
la motocicleta
Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes
imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de
dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el
principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]
En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda
la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector
son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento
de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua
en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una
pulverizacioacuten defectuosa [10]
Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la
pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor
aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones
aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones
[10]
21
364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION
Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de
combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase
en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir
los inyectores [10]
No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera
puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo
cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que
todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el
depoacutesito de combustible [10]
No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las
suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es
conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la
bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]
Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de
impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes
econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada
30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]
Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000
rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes
prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]
Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma
incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el
taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten
vaya a mayores
37 ULTRASONIDO
El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20
KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la
Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos
entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos
22
cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por
encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba
de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano
Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que
una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el
fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten
de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades
puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a
temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten
termonuclear [17]
Fig 5 Diagrama de ultrasonido
Fuente Tomado de [17]
38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que
no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones
en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica
o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en
la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido
en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible
en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales
como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente
en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad
del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]
39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA
Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la
acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en
23
la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta
dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]
El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes
contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector
devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la
limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria
Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas
entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente
en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de
joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector
automotriz [20]
Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo
anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el
control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten
trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento
o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones
contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]
La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje
de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es
importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la
motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el
fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la
pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular
perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]
Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual
utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo
sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada
para cada objeto y la suciedad a limpiar
El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de
ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes
en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico
se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten
1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute
situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que
originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la
frecuencia del generador de ultrasonido
24
El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en
desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de
limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos
dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten
Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los
Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten
precisa
Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten
de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si
el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja
inyectora
Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema
de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en
todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg
Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten
controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de
la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse
combustible
391 Transductor Ultrasoacutenico
Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica
como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de
sentildeal normalmente eleacutectrica [21]
En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en
el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad
de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y
viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y
receptor de ultrasonidos [21]
Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o
titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el
niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico
por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los
22Khz [21]
25
Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se
produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico
entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son
principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo
maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]
Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes
para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el
transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos
transductores son aleaciones de niacutequel
La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la
limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de
aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una
unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera
que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten
polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser
utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido
392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica
La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja
frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender
el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta
frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor
especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad
Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido
Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55
KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno
conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]
Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan
a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas
formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta
llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando
gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la
afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]
26
393 Solucioacuten Limpiadora
La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que
hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de
liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea
y tensioactivos
Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para
cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle
averiacuteas
La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua
normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes
disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta
composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no
debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la
solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que
la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo
una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]
27
4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO
41 Disentildeo del sistema mecaacutenico
Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en
Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo
asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete
de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software
Autodesk
A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo
sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros
Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
28
Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones
Fuente Elaboracioacuten Propia
29
Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores
Fuente Elaboracioacuten Propia
30
Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
31
Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas
Fuente Elaboracioacuten propia
Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura
elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex
tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de
alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre
otros
El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un
inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se
disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en
laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las
siguientes partes
Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una
pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los
aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]
32
Fig 10 Render Estructura principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12
pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten
disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto
debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y
mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig
[11]
33
Fig 11 Render Carril de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de
polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de
visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de
las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido
arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se
acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig
[12]
Fig 12 Render Visor de nivel
Fuente Elaboracioacuten propia
34
Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar
asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se
ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la
probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]
Fig 13 Render Soporte de inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma
manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos
cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de
madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas
ver fig [14]
Fig 14 Render Tablero de control
Fuente Elaboracioacuten propia
35
Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una
capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute
sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]
Fig 15 Tanque de combustible
Fuente Propia
Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta
presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la
Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una
corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada
por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se
instala dentro del tanque de combustible
36
Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de
alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible
Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]
Fig 17 Filtro de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
37
42 Disentildeo del sistema eleacutectrico
En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de
alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque
convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el
voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del
sistema en la Fig 18 se muestra la fuente
Fig 18 Unidad de alimentacioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
43 Disentildeo del sistema electroacutenico
El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el
hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus
componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software
es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente
38
para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del
inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el
cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje
de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es
ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema
electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un
circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes
perifeacutericos en la figura 19 se muestra
Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables
Fuente Elaboracioacuten propia
El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas
monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil
manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de
inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el
correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente
En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una
plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con
entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede
interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un
elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un
39
sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se
pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un
prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten
en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa
del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno
Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega
X Arduino Uno Arduino Mega
Procesador ATmega328 ATMega 2560
Velocidad 16 Mhz 16 Mhz
RAM 2 KB 8 KB
Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)
USB NA 1
Inputs Ouputs
16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos
Fuente Elaboracioacuten propia
El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20
40
Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto
Fuente Elaboracioacuten propia
Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que
se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino
mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a
las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al
inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en
la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]
DIG
ITA
L (P
WM
~)
AN
AL
OG
IN
AREF
13
12
~11
~10
lt 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
gt 1SIM
ULIN
O M
EG
AA
RD
UIN
O
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
PO
WE
R
wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom
20
TX0
14
15
16
17
18
19
A15
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A6
A7
RX0
21
TX3
RX3
TX2
RX2
TX1
RX1
SDA
SCL
CO
MM
UN
ICA
TIO
N
AT
ME
GA
25
60
AT
ME
L
52
50
48
53
51
49
DIGITAL
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
47
45
43
41
39
37
35
33
31
29
27
25
23
JARVY DORADOSIMULINO MEGA
INYECTOR
D2
LED2
R210k
D1
LED1
R110k
D3
LED3
R310k
D4
LED4
R410k
BT PR1
BT PR2
BT PR3
BT PR4
GN
D
INI4
1k
POTPIN
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
LM016L
Prueba1
Prueba1
GND
GND
Prueba2
Prueba2
GND
Prueba3
Prueba3
GND
Prueba4
Prueba4
GND
GND
GND
VC
C
Vcc
Vcc
Vcc
IN Prueba1
IN Prueba1 GND
IN Prueba2
IN Prueba2 GND
IN Prueba4
IN Prueba4 GND
IN Prueba3
IN Prueba3
GND
FIN Prueba1
FIN Prueba1 GND
INYECTOR
BOMBA
INYECTOR
BOMBA
BOMBA
Le
d P
rue
ba
1
Led Prueba1
Le
d P
rue
ba
2
Led Prueba2
Le
d P
rue
ba
3
Led Prueba3
Le
d P
rue
ba
4 Led Prueba4
GN
D
12
12
11
11
GND
5
5
4
4
3
3
2
2
41
Fig 21 Render Controlador principal
Fuente Elaboracioacuten propia
Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute
implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro
ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el
inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la
sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal
estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este
toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan
raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia
entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)
42
Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba
consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su
actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su
forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los
30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el
inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las
cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable
entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de
trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual
se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en
el sistema electroacutenico
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un
potencioacutemetro
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el
operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta
para realizar la primer prueba
Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta
montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo
43
regulado por el PWM variable con el cual se manipula el
funcionamiento
Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador
presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada
Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el
operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se
variacutea el ciclo de trabajo
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de
inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten
de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber
observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23
44
Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para
esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante
un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible
que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el
procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado
aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su
funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible
cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema
se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2
Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el
operario al presionar este pulsador el sistema inicia el
45
funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector
de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo
que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1
enviado desde la tarjeta
La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para
observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo
de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras
pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le
practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta
se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado
Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que
se observoacute sin realizar la limpieza
46
Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al
inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de
funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado
Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un
inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto
en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una
vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la
fig25
Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando
el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se
47
ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario
debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema
Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al
presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la
prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10
equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta
ya montado en el sistema se encuentra cerrado
El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar
la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla
aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo
para corroborar esta accioacuten
Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute
garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten
inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10
minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas
y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del
inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es
recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de
inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de
flujo de la fig26
Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores
Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario
presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para
realizar la operacioacuten nuacutemero 4
Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el
pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4
en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido
desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio
alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido
49
Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica
Fuente Elaboracioacuten propia
50
5 IMPLEMENTACIOacuteN
Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del
moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de
resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo
costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas
51 Construccioacuten del mando general de control
La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12
pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90
remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta
fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y
econoacutemica consecucioacuten
En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de
prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos
indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada
un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del
inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida
Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de
seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que
muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado
Fig 27 Mando general de operaciones
Fuente Elaboracioacuten propia
51
52 Piezas del sistema de control
El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los
elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28
Fig 28 Sistema a controlar
Fuente Elaboracioacuten propia
Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le
realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza
ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de
inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para
que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel
estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que
se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar
52
Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para
acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de
combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute
fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para
evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la
rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible
proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de
la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta
rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en
donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez
instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar
firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia
de los inyectores a las probetas de prueba
53
Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores
Fuente Elaboracioacuten propia
Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea
en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de
material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de
combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva
una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada
la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos
laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que
aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32
observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta
asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches
54
Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido
Fuente Elaboracioacuten propia
Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria
Fuente Elaboracioacuten propia
Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para
impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la
encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un
55
desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en
estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba
Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten
Fuente Elaboracioacuten propia
Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el
combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi
y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta
presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en
hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se
posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de
control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en
su posicioacuten final
56
Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro
Fuente Elaboracioacuten propia
57
Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final
Fuente Elaboracioacuten propia
Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el
combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este
proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una
resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada
58
Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control
Fuente Elaboracioacuten propia
Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de
combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es
necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del
disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de
diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784
para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para
apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la
tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un
circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula
en la fig 39 se muestra el circuito
59
Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula
Fuente Elaboracioacuten propia
61
6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil
manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de
seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son
Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten
PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten
Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector
Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten
PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten
Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia
Tabla 4 Prueba de estanqueidad
PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD
Nombre Pulsador Funcioacuten
Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3
Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia
Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones
que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando
en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una
adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo
adecuado del sistema electroacutenico
Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un
manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del
62
sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de
manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema
de control
61 Pruebas al inyector
Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan
una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se
ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y
asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se
permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar
Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva
de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al
inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento
se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el
documento
Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que
estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten
descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la
prueba
Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la
rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten
de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los
inyectores
Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a
realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute
que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de
operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se
esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no
homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten
estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una
duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo
asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas
condiciones
63
Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio
Fuente elaboracioacuten propia
Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el
pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16
datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el
comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas
son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error
relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del
promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el
inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41
se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos
de las 16 pruebas
64
Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten
Fuente elaboracioacuten propia
Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica
Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 81
2 73
3 85
4 73
5 92
6 81
7 86
8 88
9 76
10 89
11 81
12 92
13 75
14 79
15 88
16 89
Promedio 83
65
Fuente Elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin
limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
| |
Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 652 con respecto a la media
En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la
presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso
de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el
66
inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y
por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento
En la fig 42 se observa la fuga
Fig 42 Prueba estanqueidad
Fuente Elaboracioacuten propia
Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se
enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual
contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes
de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se
observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador
ultrasoacutenico realizando su labor
67
Fig 43 Limpieza de inyectores
Fuente elaboracioacuten propia
Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las
pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo
los resultados se expresan a continuacioacuten
Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten
conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla
reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se
vieron afectados
En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la
limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla
Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten
Prueba 1
Angulo de Inyeccioacuten
Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica
Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante
Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible
Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg
Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia
En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector
el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas
(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml
68
167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus
resultados y promedio se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica
Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)
Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg
de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)
1 47
2 53
3 49
4 48
5 52
6 52
7 50
8 47
9 52
10 53
11 48
12 52
13 50
14 49
15 48
16 50
Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia
El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con
limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el
error absoluto y el error relativo
Aplicando la foacutermula de error absoluto
| |
Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml
| |
| |
Aplicando formula de error relativo
| |
69
| |
Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por
medio de la foacutermula
sum
Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten
estaacutendar
radic
Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen
una dispersioacuten de 180 con respecto a la media
En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10
segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo
completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la
limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten
Tabla 8 Prueba de estanqueidad
Prueba 3
Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten
Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica
Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia
70
En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la
prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica
asiacute mismo sus datos de promedio
Grafica 1
Fuente elaboracioacuten propia
62 Limpieza Ultrasoacutenica
En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la
limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una
potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de
largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se
ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta
operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el
liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la
frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de
microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia
producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten
Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de
burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el
segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las
burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta
que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sin Limpieza
Con Limpieza
promedio sin limpieza
promedio con limpieza
71
esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y
quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su
nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente
se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el
liacutequido limpiador
Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico
Fuente elaboracioacuten propia
72
7 CONCLUSIONES
Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y
despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo
bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente
logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible
En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector
comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico
pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo
favorable
En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se
corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con
aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado
teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector
se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso
de activacioacuten
En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las
instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que
garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema
En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten
del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller
ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la
interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y
correcta operacioacuten
Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un
emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable
para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con
sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos
73
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76
ANEXOS
A MANUAL DE USUARIO
En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario
donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden
de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico
1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza
ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero
conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma
de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1
Ilustracioacuten 1
Fuente elaboracioacuten propia
77
2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema
Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se
muestra en la ilustracioacuten 2
Ilustracioacuten 2
Fuente elaboracioacuten propia
3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general
se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se
muestra en la ilustracioacuten 3
Ilustracioacuten 3
Fuente elaboracioacuten propia
4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el
inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de
liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4
78
Ilustracioacuten 4
Fuente elaboracioacuten propia
5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque
de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan
realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en
el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5
Ilustracioacuten 5
Fuente elaboracioacuten propia
79
6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de
las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las
abrazaderas de hierro implantadas en ellas
Ilustracioacuten 6
Fuente elaboracioacuten propia
7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector
electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el
siguiente orden (ilustracioacuten 7)
Angulo de inyeccioacuten
Flujo de combustible
Estanqueidad del inyector
Limpieza ultrasoacutenica
Ilustracioacuten 7
Fuente elaboracioacuten propia
80
8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para
garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de
almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8
Ilustracioacuten 8
Fuente elaboracioacuten propia
9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que
la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido
(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la
vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido
Ilustracioacuten 9
Fuente elaboracioacuten propia
81
10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que
haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita
sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como
se muestra en la ilustracioacuten 10
Ilustracioacuten 10
Fuente elaboracioacuten propia
11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10
minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del
recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta
limpieza
12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el
correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra
ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de
pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12
82
Ilustracioacuten 11
Fuente elaboracioacuten propia
83
B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO
include ltLiquidCrystalhgt
LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar
VARIABLES ANGULO DE INYECCION
include ltServohgt
Servo miServo Objeto miservo creado
int presion puerto de potenciometro de presion
int presion = A1 puerto de potenciometro de presion
int electro = 46 valor variable para utilizar presion
int bomba = 24
int inyector = 22 Pin de salida para el LED
int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1
int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2
int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3
int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4
int botonprueba1 = 27
int botoninicio1 = 28
int botonfinprueba1 = 29
int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
int botonprueba2 = 33
int botoninicioprueba2 = 34
int pulsadorprueba1 = 0
int pulsadorinicio1 = 0
int pulsadorprueba2 = 0
int pulsadorinicio2 = 0
int pulsadorprueba3 = 0
int pulsadorinicio3 = 0
int pulsadorprueba4 = 0
int pulsadorinicio4 = 0
int pulsadorfin = 0
int estado = 0
int estado1 = 0
int estado2 = 0
int estado11 = 0
int estado12 = 0
Variables prueba de estanqueidad
int botonprueba3 = 36
84
int botoninicioprueba3 = 37
int estado31 = 0
int estado32 = 0
Variables limpieza ultrasonica
int botonprueba4 = 42
int botoninicioprueba4 = 43
int estado42 = 0
int estado41 = 0
void setup()
lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar
miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor
pinMode (electro OUTPUT)
pinMode (bomba OUTPUT)
pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida
pinMode (botonprueba1 INPUT)
pinMode (botoninicio1 INPUT)
pinMode (botonfinprueba1 INPUT)
VARIABLES FLUJO DE INYECCION
pinMode(ledprueba1 OUTPUT)
pinMode(ledprueba2 OUTPUT)
pinMode(ledprueba3 OUTPUT)
pinMode(ledprueba4 OUTPUT)
pinMode(botonprueba2 INPUT)
pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)
pinMode(botonprueba3 INPUT)
Serialbegin (9600)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(PARA INYECTORES)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
void loop()
Variar presion con potenciometro
85
pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)
if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado
estado = 1 - estado
delay(500)
digitalWrite(ledprueba1 HIGH)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)
if (pulsadorinicio1 == HIGH)
estado1 = 1 - estado1
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado1 == 1) si el estado es 1
lcdsetCursor(0 2)
86
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion 40 Psi)
lcdsetCursor(10 2)
digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED
delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro
digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED
delay(analogRead(potpin))
pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)
if (pulsadorfin == HIGH)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
estado2 = 1 - estado2
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
delay(2000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
estado = 0
estado1 = 0
estado2 = 0
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado2 == 1)
val = 0
miServowrite(val)
digitalWrite(inyector LOW)
87
else
else
else
Prueba flujo de inyeccion
pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)
if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado
estado11 = 1 - estado11
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 HIGH)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD
if (estado11 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)
if (pulsadorinicio2 == HIGH)
88
estado12 = 1 - estado12
Serialprint(Prueba Iniciadann)
if (estado12 == 1) si el estado es 1
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada
digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD
Serialprint(Presion = 40)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion40)
lcdsetCursor(8 2)
lcdsetCursor(11 2)
delay(13000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD
delay(2000)
digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
estado12 = 0
estado11 = 0
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
89
if (estado12 == 0) si el estado es 1
if (estado11 == 0) si el estado es 1
Prueba de estanqueidad
pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)
if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado
estado31 = 1 - estado31
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 HIGH)
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD
if (estado31 == 1) si el estado es 1
pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)
if (pulsadorinicio3 == HIGH)
delay(200)
estado32 = 1 - estado32
Serialprint(Prueba Iniciadann)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
90
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(electro HIGH)
delay(300)
digitalWrite(bomba HIGH)
if (estado32 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Presion = )
Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)
Serialprint(Inyector Apagadonn)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD
delay(3000)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(Presion45)
lcdsetCursor(9 2)
lcdsetCursor(12 2)
delay(2000)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD
digitalWrite(bomba LOW)
delay(300)
digitalWrite(electro LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
delay(2000)
estado32 = 0
estado31 = 0
91
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado32 == 0) si el estado es 1
if (estado31 == 0) si el estado es 1
Limpieza ultrasonica
pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)
if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado
estado41 = 1 - estado41
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint( )
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint( )
delay(300)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)
lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD
lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0
lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD
if (estado41 == 1) si el estado es 1
92
pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)
if (pulsadorinicio4 == HIGH)
estado42 = 1 - estado42
Serialprint(Prueba Iniciadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Inicia)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(da )
if (estado42 == 1) si el estado es 1
Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ejecuta)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ndo Por 10 Min )
delay(5000)
digitalWrite(ledprueba1 LOW)
digitalWrite(ledprueba2 LOW)
digitalWrite(ledprueba3 LOW)
digitalWrite(ledprueba4 HIGH)
Serialprint(Prueba Finalizadann)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(Limpieza Ultraso)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(nica Finalizada )
delay(2000)
estado42 = 0
estado41 = 0
digitalWrite(ledprueba4 LOW)
lcdsetCursor(0 0)
lcdprint(ESPERANDO)
lcdsetCursor(0 2)
lcdprint(ELECCION)
if (estado42 == 0) si el estado es 1
93
if (estado41 == 0) si el estado es 1