¿Cómo funcionan los sensores y actuadores más importantes de un motor de combustión? ¿Dónde suelen estar localizados en un motor? ¿Qué ocurre cuando fallan? ¿Cómo se diagnostican?
Estamos metidos de lleno en el transplante de corazón (Swap) del Peugeot 205, se parte de un motorín 1.1 a carburador (de 55 cv) y se acaba con un 2.0 con inyección electrónica multipunto (con 167cv). Ahí con «toa la locura» (y homologado para calle legalmente en España en 2019, ahí te lo dejo). ¿Qué implica esto? Pues que se pasa de un motor que tiene cero electrónica (encendido electrónico y poco más) a uno mucho más moderno, con gestión electrónica y cantidad de sensores y actuadores. Y ese es precisamente uno de los retos de este proyecto. Así que por el momento olvidémonos de nuestro viejo amigo el carburatore y veamos qué nos depara ese motoraco mucho más moderno. Veamos sus sensores y actuadores más importantes:
Echemos un vistazo a su gestión electrónica. En este caso se trata de una gestión desarrollada por Magneti Marelli (sí, un francés con ecu italiana, cosas de la vida). Para simplificar las cosas, debemos pensar en la ECU como el cerebro que controla el motor. Y como todo cerebro, éste recibe unas señales, y en función de ellas, genera otras señales que manda a los actuadores.
Pongamos un ejemplo absurdo: estás al lado de una chimenea y decides que es buena idea tocar una de las brasas. La tocas y enseguida apartas el brazo. Entonces, tu madre que está al lado y te ha visto te suelta un guantazo por subnormal. Bien. En este caso tus sensores de temperatura, que están en los dedos, han mandado una señal a tu ECU (el cerebro) y ésta ha mandado otra señal a los actuadores de tu brazo para que lo apartases. Todo se ha hecho de manera automática. Tu cerebro es más listo que tú. Boom.
En la gestión electrónica de un motor la cosa funciona igual: unos sensores proporcionan unas señales de entrada, se evalúan en la ECU, y se sacan otras señales hacia unos actuadores.
En el caso concreto del motor 2.0 RFS (XU10J4RS), estos son los sensores que envían las señales de entrada (a la izquierda) y los actuadores a los cuales la ECU envía las señales tras su evaluación.
- Maletín grande de 215 piezas de 1/4" - 6,3 mm, 3/8" - 10 mm y 1/2" - 12,5 mm
- Elaborado con cromo-vanadio / acero especial
- En maletines de plástico sólido con soporte especial para las puntas con cuadrado interior
Vídeo de los sensores y actuadores más importante de la centralita de motor
Petrolhead, lo primero te invito a ver este vídeo sobre lo que vas a ver en este artículo: los sensores y actuadores de esta ECU de serie del motor RFS del swap Peugeot 205. Así te ubicarás más fácilmente con todo lo que vas a ver después.
Después, a lo largo de este artículo, tienes cada uno de estos componentes por separado con su explicación, funcionamiento, cómo diagnosticarlo, qué suele pasar cuando falla y mucho más. ¡Al lío!
Sensores y señales de entrada a la ECU del XU10J4RS (RFS)
MAPS – (Manifold Absolute Pressure Sensor) – Sensor de presión absoluta del colector de admisión
MAPS son las siglas en inglés de Manifold Absolute Pressure Sensor. No es que queramos ir de guays, es que en la industria se conoce mayormente por sus siglas en inglés. En castellano sería el sensor de presión absoluta del colector de admisión.
Este sensor proporciona una de las señales básicas en la gestión electrónica del motor. ¿Para qué sirve, así, de forma breve? Para saber la cantidad de gasofa que hay que inyectar. Así que poca broma. Puedes echar un vistazo a su función en el artículo que hicimos en su día sobre el MAPS, en este caso del p*to Mini.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de presión del colector de admisión (MAPS)?
CKP – (Crankshaft Position Sensor) – Sensor de posición del cigueñal
La ECU, para la gestión electrónica del motor, necesita esta señal para varias cosas: desde saber la velocidad de giro del motor (las revoluciones por minuto) hasta calcular la posición relativa con el árbol de levas. En este artículo sobre el CKP/Crankshaft Position Sensor/Sensor de posición del cigüeñal. tienes más información, en un caso en el que este sensor dió un poco por el ojete en el motor Ford del Plasticoche.
Sensor de Oxígeno/Sonda Lambda (λ)
Este chisme es básico para la correcta gestión electrónica del motor. Mide la cantidad de oxígeno en los gases de escape y en función de ello manda un cierto voltaje a la ECU. Mucho oxígeno significa que la mezcla es pobre. Poco oxígeno significa que la mezcla es rica. Y eso lo tiene que saber la ECU para ajustar la inyección. La ECU es como la vieja del visillo: todo lo controla.
En este artículo sobre la sonda Lambda puedes ver cómo funciona exactamente este sensor y en este otro puedes ver su relación con el Fuel Trim. Qué buenos ratos pasamos con el Mini, ¿verdad? No.
¿Quieres saber más sobre el funcionamiento de la sonda Lambda/Sensor de oxígeno?
TPS – (Throttle Position Sensor) – Sensor de posición de la mariposa de admisión
Otra de las señales básicas que necesita la ECU para calcular la cantidad de caldo a inyectar. Lo que indica este sensor es cuánto está pisando el acelerador el conductor. Si pisa mucho, la mariposa estará muy abierta. Si pisa poco, o nada, la mariposa estará más bien cerrada.
También tiene en cuenta la velocidad de variación del ángulo (lo rápido que se está pisando el gas). Y por mariposa no estamos hablando del bicho ese que sale de un capullo y vuela. En este caso se trata de una válvula que controla el paso de un fluido (aire) a través de un conducto.
¿Quieres saber más sobre el sensor de posición de la mariposa de admisión (TPS)?
ECT – (Engine Coolant Temperature sensor) – Sensor de temperatura de refrigerante
No es más que un aparatito que está en contacto con el refrigerante del motor y le dice a la ECU si vamos fríos o vamos calentorros. En función de esto, la unidad de mando corregirá la cantidad de gasolina a inyectar. Un sensor sencillito pero importante para la gestión electrónica del motor. Me gusta.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de temperatura del refrigerante del motor (ECT)?
IATS – (Intake Air Temperature Sensor) – Sensor de temperatura del aire de admisión
Un nombre largo para un sensor que no hace más que medir la temperatura del aire que entra al motor. Sin embargo, esta señal es importante, porque junto con la de presión del colector de admisión, la ECU sabrá la cantidad exacta de aire que entra en los cilindros. Y entonces decidirá sabiamente cuánta gasolina hay que inyectar.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de temperatura del aire de admisión (IATS)?
VSS – (Vehicle Speed Sensor) – Sensor de velocidad del vehículo
Pues eso. Mide cuán rápido va el coche. ¿Y para qué quiere saber eso la ECU? Para enviar un chivatazo a la DGT cuando vais a 121 km/h por autopista y que te f*llen el culo bien follao. Delincuente, que eres un delincuente. La unidad de mando necesita saber la velocidad del vehículo para ajustar el ralentí, por ejemplo.
Si circulas en punto muerto a cierta velocidad, verás que el motor gira a un régimen más alto que cuando estáis parados por completo. Esto lo hace para asegurar que hay suficiente vacío para el sistema de frenado y así evitar que te estampes porque hay que hacer mucha fuerza sobre el pedal de freno.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de velocidad del vehículo (VSS)?
EXTRA: Reparación del cableado que une todos los sensores y actuadores con la ECU?
KS – (Knocking Sensor) – Sensor de picado
Este sensor sí que mola. Detecta cuando hay un gorraplana de esos con su Seat Leon TDI chipeao al lado tuyo en los semáforos y así la ECU aumenta la potencia del motor para que le folles el ojete en la salida. En realidad lo que hace es medir las vibraciones del bloque motor. Una vibración fuera de su rango normal de calibración significa que hay detonación dentro de los cilindros. Y eso es malo o muy malo. Así que la ECU se percata de la situación y manda retrasar el encendido y enriquecer la mezcla.
La medición en la gestión electrónica del motor es contínua, así que la unidad de mando mantendrá durante un tiempo los ajustes para evitar que haya detonación pero luego intentará volver a los parámetros iniciales, que son los óptimos para obtener la máxima eficiencia del motor.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de picado (KS)?
CMP – (Camshaft Position Sensor) – Sensor de posición del árbol de levas
El Camshaft Position Sensor es el sensor de posición del árbol de levas. ¿Para qué lo quiere la ECU en su gestión electrónica del motor ? En los motores con inyección secuencial multipunto, como es el caso del RFS, este es un dato clave para saber cuándo exactamente hay que abrir el inyector de cada cilindro en concreto.
Hay que recordar que “multipunto” significa que tenemos un inyector por cilindro (al contrario del Mini, que teníamos un solo inyector para todo el motor -de ahí lo de Single Point Injection-) y “secuencial” significa que la inyección no se hace de manera contínua, si no que se hace justo antes de que se abra la válvula de admisión de un cilindro en concreto. Maravilloso.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el sensor de posición del árbol de levas (CMP)? ¡Pincha en el botón a continuación!
Estado del aire acondicionado
Esta señal no hace más que decirle a la ECU si el compresor del aire acondicionado está girando (lo está arrastrando el motor) o no. ¿Para qué? Pues porque la unidad de mando separará el embrague del compresor del AC en ciertas situaciones, para no joder al motor. Por ejemplo, en aceleraciones fuertes desde muy bajo régimen.
¿Recuerdas que para meter este (pedazo) de motor en el 205 tuvimos que quitar este compresor del aire acondicionado? Aquí te dejamos el capítulo con todos los detalles:
BARO sensor – Sensor de presión atmosférica
Este sensor es básico para la gestión electrónica del motor. Se usa para indicar a la ECU la altitud a la que nos encontramos: alta presión atmosférica quiere decir que estamos a nivel del mar, o por ahí. Por el contrario, baja presión quiere decir que estamos a mucha altitud, en una montaña por ejemplo, y entonces puede ser que el contenido de oxígeno en el aire sea menor. La ECU necesita saberlo para ajustar la cantidad de combustible y hacer una correcta gestión electrónica del motor.
Recuerda que en un motor de ciclo Otto, como el que nos ocupa, la mezcla debe ser estequiométrica. Si hay poco oxígeno, hay que ajustar la inyección a la baja.
Voltaje de la batería
Esta señal es necesaria sobre todo a la hora del arranque del motor. Piensa que cuando gira el motor de arranque, le estamos pegando un viaje a la batería que flipas, y eso hace que el voltaje baje mucho. A la vez que gira el motor de arranque, pasan más cosas, y una de ellas es que las bobinas de encendido deben suministrar suficiente energía a las bujías para que se queme la mezcla y así el motor comience a girar por sí mismo. En función del voltaje disponible, la ECU ajustará, en su gestión electrónica del motor, los parámetros sobre las bobinas, como por ejemplo el tiempo de carga o el avance de encendido.
Ya que estamos hablando de voltaje, ¿tienes claros los conceptos de electricidad más básicos en el automóvil?
Señales de salida y actuadores de la ECU del XU10J4RS (RFS)
Bobinas de encendido
Las bobinas de encendido (4 en este motor, una por bujía) suministran el alto voltaje necesario a cada bujía para que pueda saltar la chispa. Como entenderás, no chispa, no party, así que ya ves lo importante que es este elemento. En función de lo tarde o lo pronto que la ECU le mande la señal, el encendido se realizará antes (Anace de encendido) o después (Retraso de encendido).
¿Quieres saber más sobre cómo funcionan las bobinas de encendido?
Inyectores de combustible
Básicos en la gestión electrónica del motor. Los inyectores se encargan de suministrar la cantidad precisa de carburante a cada momento. En esencia son una válvulas, que al recibir un impulso eléctrico, se abren y dejan pasar la gasolina que ya viene presurizada. Más rato de apertura significa más gasolina que entra a los cilindros y por lo tanto, más potencia. Aquí puedes ver cómo funciona un inyector de gasolina.
Calentador de la sonda lambda
La sonda lambda no empieza a medir hasta que alcanza cierta temperatura. Y sin señal de lambda, la ECU no va a empezar a regular la cantidad de combustible en bucle cerrado, así que los niveles de emisiones serán altos.
Para reducir el tiempo de calentamiento de la sonda, dentro tiene una resistencia eléctrica que la calienta. Entre esto y el calor de los gases de escape, se calienta en cero coma, así que la ECU puede regular de manera precisa la cantidad de gasolina, se contamina menos, y salvamos el mundo de la destrucción.
¿Quieres saber más sobre el funcionamiento de la sonda lambda?
IACV – (Idle Air Control Valve) – Motor paso a paso de regulación del ralentí
El flujo de aire que entra en los cilindros lo regula el conductor desde su cómodo asiento dentro del coche. Cuando pisa el acelerador, un cable abre una válvula de mariposa y ésta deja pasar cierta cantidad de aire por unidad de tiempo. Si el conductor suelta el pedal, la válvula se cierra completamente. ¿Quiere esto decir que no entra nada de aire dentro del motor? No necesariamente. Existe un bypass para evitar que el motor se quede sin aire y pueda girar al ralentí. En el motor RFS tenemos un motor paso a paso para regular este bypass.
La ECU controla este motor para abrir más o menos el bypass. En función de las cargas mecánicas que recibe el motor térmico cuando está al ralentí (compresor del aire acondicionado, alternador, etc.) el motor paso a paso abrirá el paso de este aire para que la velocidad del ralentí sea estable y no se cale o se acelere demasiado el motor.
¿Quieres saber más sobre cómo funciona el regulador del ralentí (IACV)? ¡Pincha aquí!
Está claro que sin alguien que mande gasolina a la rampa de inyección no hay nada que hacer. En realidad la ECU no manda directamente sobre la bomba de gasofa. La unidad de mando cierra un relé y éste es el que cierra el circuito eléctrico de la bomba para que comience a enviar combustible presurizado hacia el motor. En el caso del motor RFS, esta bomba va sumergida en el depósito de gasolina (en este caso de un 205 GTi).
¿Quieres saber más sobre cómo funciona la bomba de combustible?
Calefacción de la caja de mariposa de admisión
Ya sabes que la mariposa de admisión es una válvula que gira dentro de un conducto circular. ¿Qué puede pasar si hace mucha humedad y mucho frío? Pues que se puede formar hielo y entonces la liamos. En estas circunstancias la mariposa podría abrise con dificultad o no cerrarse por completo. Para evitar esto, la caja de mariposa (donde va alojada la válvula de mariposa) tiene una pequeña resistencia eléctrica que calienta la zona en el caso que haga mucho frío.
PCV – (Purge Control Valve) – Electroválvula de purga del cánister
El cánister es un recipiente donde se acumulan los gases que se generan en el tanque de gasolina. De aquí se mandan dentro del motor, donde se quemarán para no contaminar el ambiente. Por supuesto, necesitamos algo que controle cuándo debemos dejar pasar estos gases. Este papel de segurata de discoteca lo hace la electroválvula de purga del cánister. Cuando la ECU le manda la señal, la válvula se abre y deja pasar los gases del depósito, que entran justo después de la válvula de mariposa.
Cuentarrevoluciones en el cuadro de instrumentos
A todos nos mola saber a qué velocidad gira el motor, sobretodo para controlar a cuánto corta. Esta señal proviene de la ECU, que a su vez la toma del sensor CKPS (sensor de giro del cigüeñal).
Testigos MIL – (Malfunction Indicator Light)
¿Qué ocurre cuando la gestión electrónica del motor detecta algún fallo? Pues te salta la luz de fallo motor. Si se enciende hay que cambiarse los calzoncillos. O no. A veces se enciende por paridas. Aunque mejor no verla por si acaso. Si la ECU detecta un fallo relacionado con el motor, encenderá este testigo para que el conductor lo sepa. Por suerte la ECU no tiene en cuenta si hay doble tick azul como en el Whatsapp. Así que cero rencor por su parte.
Embrague compresor AC – (Aire Acondicionado)
Como se ha visto, una de las señales de entrada a la ECU era si el aire acondicionado estaba conectado o no. En función de las condiciones de conducción, la ECU valorará si tiene que separar el embrague del compresor del aire acondicionado o no.
¡Y hasta aquí este articulazo sobre la gestión electrónica del motor! ¿Quieres saber más? Tienes todos los detalles del funcionamiento de cada sensor y actuador en cada parte del artículo y, por si te lo has perdido o te da una pereza acoj*nante volver a subir, un poco más abajo tienes todos los artículos relacionados.
¡Sigamos aprendiendo juntos!
