15 de marzo de 2019
El concepto de ajustes de combustible, y cómo una ECU utiliza los ajustes de combustible para mantener un equilibrio estequiométrico entre el combustible y el aire en los motores de gasolina es probablemente uno de los aspectos menos comprendidos de los sistemas modernos de gestión de motores y de combustible hoy en día. Sin embargo, el proceso de ajuste de la mezcla aire/combustible para maximizar la potencia y, al mismo tiempo, ahorrar combustible y minimizar las emisiones es relativamente sencillo, siempre que el tema se aborde de forma lógica. En este artículo, discutiremos brevemente lo que son los ajustes de combustible, por qué son necesarios, y cómo utilizar los ajustes de combustible como ayudas de diagnóstico, comenzando con esta pregunta-
¿Qué son los ajustes de combustible?
Cuando un motor de gasolina funciona con una mezcla estequiométrica de aire y combustible (14,7 partes de aire por 1 parte de combustible), todo el combustible se quema utilizando todo el aire disponible. Sin embargo, dado que todos los motores de gasolina necesitan más (o menos) combustible a medida que cambia la carga que soportan, el equilibrio entre el aire y el combustible debe cambiar necesariamente para adaptarse a los cambios en la demanda de combustible. Por lo tanto, en pocas palabras, los ajustes de combustible son los ajustes continuos que una ECU hace a las estrategias de suministro de combustible para mantener la mezcla de aire / combustible tan cerca del punto estequiométrico (también conocido como Lambda = 1) como sea posible en todo el rango de funcionamiento del motor.
En la práctica, la ECU gestiona dos tipos distintos de recortes de combustible, siendo estos-
Recorte de combustible a corto plazo (STFT)
Los recortes de combustible a corto plazo se producen como resultado directo de los cambios en el contenido de oxígeno de la corriente de escape. La corriente de escape es monitoreada por un sensor de oxígeno antes del convertidor catalítico, y el voltaje de la señal que genera es directamente proporcional al contenido de oxígeno de la corriente de escape. Durante el funcionamiento normal del vehículo, y siempre que el sensor de oxígeno esté en funcionamiento de bucle cerrado, la ECU reaccionará a los cambios en la composición de la corriente de escape casi instantáneamente, de ahí el término, «ajuste de combustible a corto plazo», y lo hará varias veces por segundo.
Hay que tener en cuenta que en la mayoría de las aplicaciones, la tensión de la señal oscila entre unos 0,2 voltios, y unos 0,9 voltios, que la ECU interpreta como cambios en el contenido de oxígeno de la corriente de escape. Dependiendo del valor de la señal de voltaje, la ECU alterará el ancho de pulso de los inyectores para añadir combustible a la mezcla de aire/combustible, o alterar el ancho de pulso del inyector para restar combustible de la mezcla de aire/combustible, y este proceso de adaptación del ancho de pulso del inyector se conoce como ajustes de combustible.
En la práctica, una señal de voltaje de 0,45 representa una mezcla de aire/combustible que está en, o cerca del valor estequiométrico, y las señales de voltaje por encima o por debajo de este valor representan una mezcla rica o pobre. Tenga en cuenta que los sensores de oxígeno sólo pueden indicar si la mezcla aire/combustible es pobre o rica: estos sensores no pueden medir la composición real de la corriente de escape de la manera que los sensores de relación aire/combustible son capaces de hacer.
NOTA : En algunas aplicaciones, más notablemente algunos productos de GM, los sensores de oxígeno son eléctricamente opuestos, lo que significa que un voltaje de señal bajo indica una mezcla rica, en contraposición a la mezcla pobre que indicaría en la mayoría de otras aplicaciones.
Los ajustes de combustible a largo plazo
Los ajustes de combustible a largo plazo se miden en intervalos de tiempo más largos por el oxígeno -, o sensores de relación aire-combustible aguas abajo del convertidor catalítico, y en la práctica, los voltajes de señal que estos sensores generan no están directamente implicados en las estrategias de suministro de combustible, aunque hay algunas excepciones a esta regla.
El propósito principal de los sensores de oxígeno aguas abajo es controlar la eficiencia del convertidor catalítico, que se logra por medio de la ECU comparando su señal de voltaje a la del sensor de oxígeno aguas arriba. Sin embargo, más concretamente, el patrón de cambios en la tensión de la señal del sensor de oxígeno aguas abajo se compara con el patrón de cambios en la tensión de la señal del sensor de oxígeno aguas arriba, y basándose en las diferencias o similitudes entre los patrones de tensión de la señal, la ECU calcula un valor de eficiencia para el convertidor catalítico.
En un sistema de gestión del motor completamente funcional, la tensión de la señal del sensor aguas arriba fluctúa rápidamente como resultado de los cambios que se producen en la composición de la corriente de escape. Sin embargo, la tensión de la señal del sensor de aguas abajo debe permanecer bastante constante alrededor del punto medio del rango de tensión que se aplica a ese sensor, siempre que la eficiencia de los convertidores catalíticos esté en torno al 75% o más.
Así, en ausencia de fallos, averías o mal funcionamiento que puedan afectar a los ajustes de combustible, los valores de ajuste de combustible a largo plazo representan un promedio de los ajustes/adaptaciones que la ECU había realizado para corregir la mezcla de aire/combustible, medidos durante un período de tiempo predeterminado.
Cómo interpretar los datos de ajuste de combustible
Para los propósitos de este artículo, vamos a suponer que todos los sensores de oxígeno -, o de relación aire/combustible funcionan de la misma manera, en el sentido de que una tensión de señal baja indica una mezcla pobre, y que por el contrario, una tensión de señal alta indica una mezcla rica. También vamos a suponer que el motor está en buenas condiciones mecánicas, no hay fugas de vacío del motor, no hay fallos de encendido presentes, y no hay fugas de escape aguas arriba de los sensores de oxígeno.
Si se conecta una herramienta de escaneo a un vehículo de este tipo, tanto los datos de ajuste de combustible a corto y largo plazo se mostrarán como porcentajes. Idealmente, ambos valores deberían estar en, o cerca de 0%, cuando el motor está funcionando a una velocidad constante, como cuando está en ralentí. Sin embargo, en algunos casos, el valor mostrado para los ajustes de combustible a largo plazo puede ser tan alto como 6 a 8 por ciento (dependiendo de la aplicación) y puede ser un número negativo o positivo. ¿Qué significa esto? Veamos primero los números positivos-
Valores de ajuste de combustible positivos
Si el valor de ajuste de combustible mostrado es un número positivo, significa que la ECU está aumentando el ancho de pulso del inyector para añadir combustible a la mezcla de aire/combustible para enriquecer la mezcla porque los datos de entrada que está recibiendo le dicen que la mezcla es demasiado pobre.
Valores de ajuste de combustible negativos
Si el valor de ajuste de combustible mostrado es un número negativo, significa que la ECU está disminuyendo el ancho de pulso del inyector para restar combustible de la mezcla de aire / combustible para inclinar la mezcla de aire / combustible porque los datos de entrada que está recibiendo le dice que la mezcla es demasiado rica.
Nota: Algunas herramientas de análisis pueden mostrar los ajustes de combustible como Lambda = X, donde «X» puede ser un número mayor o menor que «1», con «1» representando una mezcla estequiométrica de aire / combustible. Como regla general, los números mayores que «1» indican una mezcla pobre, y los números menores que «1» indican una mezcla rica.
TiPo: Tenga en cuenta que los valores de ajuste de combustible sólo son fiables si se sabe que el oxígeno -, o los sensores de relación aire/combustible son completamente funcionales y en la operación de bucle cerrado, y que no hay códigos de medición de aire/combustible o relacionados con el encendido almacenados. Sin embargo, incluso si se sabe que los sensores son buenos, puede ocurrir que los valores de ajuste de combustible mostrados pueden estar fuera hasta un 20% o más; esto puede ser el resultado de un mal funcionamiento, o, puede ser el resultado de que alguien haya borrado recientemente todos los códigos de fallo. Borrar los códigos de avería tiene el efecto de borrar los datos de ajuste de combustible almacenados, y la ECU generalmente requiere al menos unos pocos ciclos de conducción para volver a aprender cómo adaptar las estrategias de entrega de combustible.
¿Cuáles deberían ser los valores de ajuste de combustible?
Si bien los valores de ajuste de combustible del 0% serían ideales, no hay tal cosa como un motor perfecto, lo que significa que en la práctica, el logro de los valores de ajuste de combustible del 0% de manera consistente se vuelve progresivamente más difícil a medida que un motor envejece. Sin embargo, aunque el desgaste justo de los motores es inevitable y las ECU modernas están programadas para compensar el aumento de las tasas de consumo de aceite, la pérdida de sensibilidad de los sensores y otros factores que afectan a los ajustes de combustible, las ECU tienen una capacidad limitada para compensar algunos factores, por lo que hay que tener en cuenta lo siguiente al interpretar los valores de ajuste de combustible-
Valores de ajuste de combustible a corto plazo
Suponiendo que el motor está en excelentes condiciones mecánicas, y que todos los sensores implicados en la medición tanto del aire de admisión como del combustible, los valores de ajuste de combustible a corto plazo deben ser generalmente entre el 10% positivo, y el 10% negativo cuando el motor está funcionando a una velocidad constante. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, dado que los cambios repentinos en el régimen del motor pueden hacer que los valores de ajuste de combustible a corto plazo fluctúen de forma salvaje, todos los valores de ajuste de combustible deben tomarse a un mínimo de tres regímenes de motor estables, siendo estos al ralentí, a unas 2500 RPM y a unas 3500 RPM. Tenga en cuenta también que los valores de ajuste de combustible sólo deben tomarse cuando el motor haya estado funcionando a las velocidades mencionadas durante al menos 30 segundos.
Valores de ajuste de combustible a largo plazo
En general, los ajustes de combustible a largo plazo deben estar en, o cerca de 0% cuando el motor está funcionando a una velocidad constante. Sin embargo, aunque los cambios en la velocidad del motor producirán (y deben producir) cambios en el valor de ajuste de combustible a largo plazo, este valor debería volver a un punto cercano al 0% cuando la velocidad del motor se estabilice. Tenga en cuenta que si los valores de ajuste de combustible a largo plazo fluctúan en un patrón que se asemeja a las fluctuaciones de los valores de ajuste de combustible a corto plazo, sospeche que hay un convertidor catalítico defectuoso.
Sin embargo, como regla general, los valores de ajuste de combustible a largo plazo que rondan la marca del 5 al 8 por ciento – ya sea negativo o positivo – no son necesariamente indicativos de un problema. Sin embargo, cuando los ajustes de combustible a largo plazo superan alrededor del 10% a cada lado del 0%, hay un problema que debe ser investigado, pero tenga en cuenta que los códigos que indican las condiciones de funcionamiento rico o pobre por lo general sólo se establecen cuando la desviación alcanza alrededor del 25% o así.
Los valores de ajuste de combustible a corto plazo, por otro lado, a menudo se desvían hasta en un 10% a cada lado del 0% cuando el motor está funcionando a una velocidad constante, que no indica necesariamente un problema. Sin embargo, una vez que la desviación alcanza alrededor del 25% con el motor funcionando a una velocidad constante, hay un problema que casi siempre será indicado por un código de problema de funcionamiento rico o pobre.
Cómo utilizar los valores de ajuste de combustible como ayudas de diagnóstico
Como se dijo en otro lugar, los valores de ajuste de combustible que se desvían en un pequeño porcentaje del 0% ideal no son necesariamente indicativos de problemas graves. Sin embargo, los valores de ajuste de combustible (tanto largos como cortos) que van desde pequeñas desviaciones hasta cerca del 25% a cada lado del 0% son ciertamente dignos de atención, incluso si no se han establecido códigos como resultado de la desviación.
A continuación se presentan algunos consejos y trucos para diagnosticar las averías más comunes / defectos / fallos / mal funcionamiento que causan mezclas magras de aire / combustible que resultan en altos valores positivos de ajuste de combustible-
- Pequeñas fugas de vacío; si tanto los valores de ajuste de combustible a corto y largo plazo son más altos que alrededor del 10% con el motor al ralentí, aumentar la velocidad del motor a alrededor de 2000 RPM durante unos 30 segundos. Si los valores de ajuste de combustible vuelven a un nivel más normal después de este tiempo, hay una pequeña fuga de vacío cuyos efectos se reducen o eliminan a altas velocidades del motor.
- Los sensores MAF defectuosos pueden informar en exceso el volumen de aire que pasa sobre ellos, causando así condiciones de funcionamiento pobre
- Presión de combustible inadecuada; pruebe la presión de combustible con un manómetro de combustible dedicado
- Inyectores de combustible obstruidos o sucios; pruebe el funcionamiento del inyector realizando una prueba de patrón de pulverización y volumen
- Oxígeno marginalmente defectuoso -, o sensor(es) de relación aire/combustible; los sensores pierden algo de sensibilidad después de un largo uso, o los sensores pueden estar atascados en la lectura de las condiciones magras como resultado de no reaccionar a las señales de conmutación de la ECU, o pueden ser lentos para responder a las señales de conmutación
- Presión de combustible excesiva; compruebe la presión de combustible con un manómetro de combustible específico
- Inyectores de combustible con fugas; compruebe el funcionamiento de los inyectores realizando una prueba de patrón y volumen de pulverización
- Los sensores MAF defectuosos pueden no informar del volumen de aire que pasa por ellos, causando así condiciones de funcionamiento ricas
- Fugas de escape; repare todas las fugas encontradas, ya que los gases de escape contaminan el aire ambiente que los sensores de oxígeno utilizan como referencia
- Pérdida de algo de compresión en uno o más cilindros; la pérdida de compresión causa una combustión pobre o incompleta, lo que resulta en hidrocarburos no quemados que «engañan» a los sensores de oxígeno para que informen de una mezcla rica
- Fallo de encendido marginal; no todos los fallos de encendido son lo suficientemente malos para establecer un código de fallo de encendido, así que compruebe o reemplace las bujías sospechosas, y compruebe el funcionamiento de todas las bobinas de encendido con un osciloscopio
- Sensor(es) de oxígeno o de relación aire/combustible marginalmente defectuoso(s); los sensores pueden estar atascados en la lectura de condiciones ricas como resultado de no reaccionar a las señales de conmutación de la ECU, o pueden ser lentos para responder a las señales de conmutación
A continuación se presentan algunos consejos y trucos para diagnosticar las fallas más comunes / defectos / fallos / mal funcionamiento que causan mezclas ricas de aire / combustible que resultan en altos valores negativos de ajuste de combustible-
Conclusión
Si los valores de ajuste de combustible se interpretan correctamente y se entienden sus implicaciones, ofrecen a un técnico una forma casi infalible de diagnosticar problemas y cuestiones que de otro modo pueden tardar horas en diagnosticarse. De hecho, los valores de ajuste de combustible ofrecen información sobre el estado general del motor y del sistema de combustible de una forma que pocos métodos de diagnóstico pueden igualar, así que utilícelos en su beneficio.