Mecánica para dummies: la inyección electrónica

Antes de ver el video les recomienfo leer la entrada, donde se explica que es lo que aparece en los gráficos.

Sigo fascinado con la conexión OBD2, que nos permite hacer una verdadera radiografía a nuestro motor mientras funciona. Es magia pura, he aprendido mucho estos días y les quiero compartir algunas cuestiones muy básicas sobre como funcionan nuestros autos, en especial la inyección electrónica.

Como funciona el motor
Los pistones suben y bajan con cada explosión dentro de los cilindros y existe una proporción ideal de 14.7 partes de aire por 1 parte de combustible, eso se llama "mezcla estequiométrica" y es la que produce el máximo rendimiento de energía para un volumen dado de combustible. Es la mezcla perfecta.

Si la mezcla tiene más de 14.7 partes de aire es una mezcla pobre y si tiene menos es una mezcla rica, en ambos casos el motor empieza a perder potencia. ¿Bastaría entonces mantener esa mezcla ideal siempre? Lamentablemente la cosa no es así de sencilla.

Pensemos por ejemplo en un día con varios grados bajo cero, esa mezcla ideal no logrará encender el motor, entonces hay que enriquecer la mezcla  quitándole aire, hasta que el motor alcance su temperatura de funcionamiento.

 Otras veces conviene empobrecer la mezcla o incluso apagar las explosiones del motor, por ejemplo si vamos bajando una cuesta larga y así ahorrar combustible. Casi todos los vehículos modernos lo hacen así. 

Los antiguos autos con carburador simplemente fijaban esta mezcla estequiométrica  y para el motor frío usaban métodos rudimentarios como el ahogador o chupete, los más caros usaban complicados sistemas de vacío para tratar de hacer estas compensaciones, pero eran muy delicados e ineficientes.

La inyección electrónica
El uso de computadores en los autos resolvió todo esto, ahora mediante sensores que miden la condición de distintas partes del motor y actuadores que modifican el ajuste de estas partes en tiempo real, permiten entrar la mezcla aire-combustible exacta en cada milisegundo, es decir las mezclas pueden cambiar miles de veces por segundo.

El caso más básico e importante es el control del pulso de los inyectores, que permite que los inyectores ingresen más o menos combustible, cambiando miles de veces por segundo, de acuerdo a la información que le da el sensor de oxígeno a la computadora. Un pulso ancho significa que entra combustible durante más tiempo y viceversa.

Las correcciones instantáneas que manda la computadora para enriquecer o empobrecer la mezcla se llaman "Fuel trim short term" es decir ajuste de combustible a corto plazo, y en condiciones normales deben variar entre +5% y -5%, si las variaciones son mayores o se queda pegado en un solo sentido es que algo anda mal.

También existe el "Fuel trim long term" o ajuste de largo plazo, que va sacando el promedio de los ajustes de corto plazo y lo almacena en unas tablas de la computadora, para que recuerde como debe comportarse en el futuro, por eso a veces se dice que la computadora "aprende" o bien que "se confunde" según mejore o empeore el funcionamiento del auto. El ajuste de largo plazo normal puede variar en un rango de más a menos 20%

Estas correcciones las determina la computadora en respuesta a una señal que le manda el sensor de oxigeno, que va colocado en el múltiple o el tubo de escape, este sensor mide la proporción de oxigeno del gas de escape y entrega un valor entre 0 (para mezclas muy pobres) y 1 (para mezclas muy ricas).

Si el sensor manda -por ejemplo- 0.9 volts, la mezcla está muy rica, así es que la computadora manda la orden al Fuel trim de corto plazo para que los inyectores den combustible por menos tiempo, estrechando el pulso y viceversa.

Un diagnóstico rápido
Por ejemplo si ven el video, notarán que al principio el sensor de oxigeno reportaba mezcla muy pobre (voltajes muy bajos) de manera sostenida, eso se reflejaba en el Fuel trim de corto plazo que enriquecía la mezcla, sobrereaccionando y con correcciones que a veces hasta pasaban del 5% normal.

Conclusión, el auto estaba enviando mezcla anormalmente pobre, o sea con mucho oxigeno y poco combustible, el computador enriquecía innecesariamente la mezcla y todo se iba al diablo, especialmente el ralentí que tenía el motor muy tiritón.

¿Por qué tirita el auto?
Ese es el problema clásico del ralentí, que en los autos antiguos era prácticamente imposible de arreglar a menos que ajustásemos el motor completo. Cuando la mezcla no es la exacta el motor puede andar muy bien si lo aceleramos, pero en ralentí anda a tropezones, especialmente si el auto es automático y paramos en un semáforo con la marcha en directa, lo que carga al motor.

¿A quien no le ha pasado en un auto viejo que llega a un semáforo y el auto empieza a corcovear? Yo tuve ese problema por años y lo "arreglaba" dejándolo acelerado, es decir ajustando el tornillo que deja entreabierta la mariposa.

Al revés de los autos antiguos, que aceleraban inyectando más combustible por la boca del carburador, los autos modernos aceleran dejando pasar más aire, es decir abriendo más la mariposa, el paso de combustible lo regula el computador según las señales que le manden los sensores.

La mezcla pobre
Como vemos al mirar las curvas, la causa más probable del problema es una mezcla pobre- Esto podría ser por problemas en la línea de combustible: bombas, filtros, regulador o algún inyector tapado. Pero yo le había limpiado todo eso, así es que estaba descartado.

Pero también hay otra causa para la mezcla pobre, que no existía en los motores antiguos, actualmnte el motor, para que funcione bien, debe estar hermético, solo le debe entrar aire por el cuerpo de la mariposa.

Porque un motor chupa aire y produce vacío y -aquí está el detalle- el computador calcula la mezcla ideal de acuerdo a lo que le dice el sensor MAF que está en la toma de aire y le dice cuanto es la masa que le está entrando. 

Si entra aire por otro lado (una manguera o la conexión entre el filtro de aire y el cuerpo de la mariposa por ejemplo) se produce una fuga de vacío. El computador no tiene como saberlo y calcula solo con lo que registra el sensor MAF, sin tomar en cuenta  el aire que realmente está entrando. Así se produce una mezcla más pobre de la que el computador "cree".

Para probar si hay fuga de vacío lo mejor es mirar las curvas del sensor de oxigeno y el efecto del Trim de corto plazo, la mejor prueba es acelerar el auto: si al acelerar los valores mejoran es una fuga de vacío, si empeoran es un problema en la línea de combustible.

Y asi fue como pude detectar y resolver un problema que jamás habría imaginado sin mirar las curvas. Claro que soy apenas un aficionado y muy ignorante en esto, solo se lo que he visto en Youtube.

¿Será el sensor?
En principio pensé que el sensor de oxigeno era lo que estaba malo. pero ahora no estoy para nada seguro porque -mirándolo bien- he notado que oscila perfectamente entre 0 y 1 volt, si no alcanzara nunca esos valores estaría malo, pero en fin, este es solo un supuesto mío. Si alguien entiende de estas cosas me podría echar una manito en interpretar las curvas.

Bueno bueno, no necesito decirles que estoy entusiasmadísimo con todo esto, especialmente por la cantidad de información que puedo tener gastando menos de 20 dólares por todo, es una maravilla, cosas que antes eran magia negra para mi, ahora las voy entendiendo perfectamente. 

Por ejemplo el asunto de la cremallera, que yo no tenía la menor idea de como funcionaba y pensaba que era algo sumamente complicado. 

Nada de eso, la cremallera es tan sencilla como cualquier gato hidráulico que usamos para levantar el auto, no tiene mimguna ciencia.

Aquí tengo una foto de mi cremallera vieja con un gato al lado, son la misma cosa. La única complicación -y que no es menor- es por la forma, hacia qué lado salen las mangueras, el largo de los pistones y de los brazos. No tiene más ciencia que eso.