EG-1732-Mamani Carrasco, Alfredo Martires

98 Pages·2016·4.31 MB·Spanish

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ

EXAMEN DE GRADO
NIVEL LICENCIATURA
TRABAJO DE APLICACIÓN
“CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN EMULADOR DE
SISTEMA DE ENCENDIDO ESTÁTICO E INYECCIÓN DE
COMBUSTIBLE DEL MOTOR TOYOTA (3S-FE)”

POSTULANTE: UNIV. ALFREDO MARTIRES MAMANI CARRASCO
La Paz – Bolivia
2016
DEDICATORIA

A mis padres: Octavio Mamani Callisaya y Celia Carrasco Peralta, quienes me
brindaron en todo momento con su apoyo y fe constante en el camino de mi
formación universitaria.

A Dios: por guiar mi camino y brindarme siempre las fuerzas para poder fortalecerme
frente a las adversidades.

i
AGRADECIMIENTOS

A la Facultad de Tecnología de la Universidad Mayor de San Andrés por la
formación recibida.

A los Señores docentes en las diferentes materias, que supieron transmitir e
inculcar su sabiduría y experiencia.

A los compañeros y amistades, que supieron guiarme, apoyarme y colaborarme
en el proceso de mi formación académica pero sobre todo, por brindarme su

amistad sincera.

ii
ÍNDICE
Pág.
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
2. ANTECEDENTES ........................................................................................................ 2
3. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... 2
3.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ................................................................................... 2
3.2. JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL ............................................................................. 3
3.3. JUSTIFICACIÓN SOCIAL ....................................................................................... 3
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 3
4.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ............................. 3
4.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................ 4
5. OBJETIVOS .................................................................................................................. 4
5.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 4
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 4
6. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ............................................................................... 5
6.1. SISTEMAS DE ENCENDIDO ................................................................................. 5
6.1.1. CONCEPTO .......................................................................................................... 5
6.2. TIPOS DE SISTEMA DE ENCENDIDO ................................................................. 6
6.2.1. SISTEMAS DE ENCENDIDO CONVENCIONAL ............................................ 6
6.2.1.1. BOBINA ............................................................................................................ 7
6.2.1.2. EL PLATINO .................................................................................................... 8
6.2.1.3. ROTOR DE DISTRIBUCIÓN DE ALTA TENSIÓN ..................................... 9
6.2.1.4. CABLES DE ENCENDIDO ........................................................................... 10
6.2.1.5. RESISTOR DE ESTABILIZACIÓN .............................................................. 12
6.2.1.6. CONDENSADOR ........................................................................................... 13
6.2.1.7. BUJÍAS ............................................................................................................ 14
FORMA DEL ELECTRODO Y RENDIMIENTO DE LA DESCARGA ................. 15
iii
ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LA FORMA DE LOS ELECTRODOS
EN EL RENDIMIENTO ............................................................................................. 15
DISTRIBUCIÓN DE LA CARGA EN UN CONDUCTOR AISLADO .................... 15
SEPARACIÓN DEL ELECTRODO Y VOLTAJE REQUERIDO ............................ 18
PRESIÓN DE COMPRESIÓN Y VOLTAJE REQUERIDO ..................................... 18
TEMPERATURA DEL ELECTRODO Y VOLTAJE REQUERIDO........................ 19
RANGO TÉRMICO DE LAS BUJÍAS ...................................................................... 20
6.2.2. SISTEMA DE ENCENDIDO CON TRANSISTOR .......................................... 20
6.2.2.1. TIPOS DE GENERADORES DE SEÑALES ............................................... 21
GENERADOR FOTOELÉCTRICO ........................................................................... 21
GENERADOR TIPO INDUCTIVO ........................................................................... 22
GENERADOR DE EFECTO HALL .......................................................................... 25
6.2.3. SISTEMA DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL ............................ 26
6.2.4. SISTEMA DE ENCENDIDO ESA (AVANCE ELECTRÓNICO
DE CHISPA) ................................................................................................................. 28
6.2.4.1. MAPA CARTOGRÁFICO ............................................................................. 30
AVANCE DE ENCENDIDO ...................................................................................... 30
VARIACIÓN DEL ANGULO DWELL ..................................................................... 31
6.2.5. SISTEMA DE ENCENDIDO SIN DISTRIBUIDOR ......................................... 32
6.2.5.1. BOBINAS DE DISTRIBUCIÓN ESTÁTICA ................................................ 32
6.2.5.2. SENSORES ..................................................................................................... 35
SENSOR DE POSICIÓN DE MARIPOSA (TPS) ..................................................... 35
SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN (MAP) .. 37
SENSOR DE TEMPERATURA DEL MOTOR (THW) ............................................ 38
SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DE INGRESO AL MOTOR (THA) ...... 39
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES DE
TEMPERATURA ....................................................................................................... 40
iv
SENSOR DEL ESTADO DE DETONACIÓN DEL MOTOR (KNK) ...................... 41
SENSOR DE OXÍGENO ............................................................................................ 44
SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP) .................................................. 45
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE POSICIÓN DEL
CIGÜEÑAL ................................................................................................................. 47
SENSOR DE POSICIÓN DEL ÁRBOL DE LEVAS (CMP) .................................... 49
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE POSICIÓN DEL
ÁRBOL DE LEVAS ................................................................................................... 49
CONSIDERACIONES POR LOS QUE ALGUNOS SISTEMAS NO LLEVAN EL
SENSOR DE POSICIÓN DEL ÁRBOL DE LEVAS .................................................... 52
6.2.5.3. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICA .................................................. 52
6.2.6. SISTEMAS DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE ............ 53
6.2.6.1. POR LA UBICACIÓN DEL INYECTOR ...................................................... 53
EN EL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN O INDIRECTA ............................................... 53
INYECCIÓN DIRECTA O EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN ........................ 54
6.2.6.2. POR EL NÚMERO DE INYECTORES ......................................................... 55
MONO PUNTO ........................................................................................................... 55
MULTIPUNTO ........................................................................................................... 56
6.2.6.3. POR EL SISTEMA DE CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE
LOS INYECTORES ........................................................................................................ 56
MECÁNICA ................................................................................................................ 56
MECÁNICA- ELECTRÓNICA .................................................................................. 56
ELECTRÓNICA ......................................................................................................... 56
6.2.6.4. POR LA SINCRONIZACIÓN DE LA INYECCIÓN .................................... 57
SIMULTÁNEA ........................................................................................................... 57
SEMI-SECUENCIAL ................................................................................................. 57
SECUENCIAL ............................................................................................................. 57
v
VENTAJAS Y DESVENTAJAS POR SU TIPO DE SINCRONIZACIÓN .............. 58
6.2.7. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE ............................... 59
6.2.7.1. ELECTROBOMBA DE COMBUSTIBLE .................................................... 59
6.2.7.2. FILTRO DE COMBUSTIBLE ........................................................................ 60
6.2.7.3. RIEL DE INYECTORES ................................................................................ 61
6.2.7.4. REGULADOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE ..................................... 62
6.2.7.5. INYECTORES ................................................................................................ 63
7. MARCO PRÁCTICO .................................................................................................. 65
7.1. CONSIDERACIONES PREVIAS .......................................................................... 65
7.2. CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL EMULADOR DEL SISTEMA
DE ENCENDIDO SIN DISTRIBUIDOR E INYECCIÓN ......................................... 66
7.2.1. CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA Y ESPECIFICACIONES ........... 66
7.2.1.1. PARTES DE LA ESTRUCTURA ................................................................. 69
7.2.2. CONSTRUCCIÓN DEL DEPÓSITO DE COMBUSTIBLE ............................. 69
7.2.3. INSTALACIÓN DE LAS PROBETAS DE INYECCIÓN ................................. 71
7.2.4. INSTALACIÓN DEL GOBERNADOR DE VELOCIDAD DEL
ENGRANAJE QUE INCORPORA LA RUEDA RELUCTORA ............................... 72
7.2.4.1. MOTOR ELÉCTRICO .................................................................................... 73
7.2.4.2. EJE TRANSMISOR DE MOVIMIENTO PARA LA RUEDA
RELUCTORA .............................................................................................................. 73
7.2.4.3. CIRCUITO GOBERNADOR DE VELOCIDAD ........................................... 75
FUNCIONAMIENTO BÁSICO ................................................................................. 76
7.2.5. IMPLEMENTACIÓN DEL CUADRO DE INSTRUMENTOS (TACÓMETRO
MEDIDOR DE COMBUSTIBLE) ................................................................................ 77
7.2.5.1. TACÓMETRO ................................................................................................ 77
7.2.5.2. MEDIDOR DE COMBUSTIBLE ................................................................... 77
7.2.6. DISEÑO DE UNA CÁMARA AISLADA PARA EL SALTO DE LA
vi
CHISPA ........................................................................................................................ 78
7.2.7. IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO EMULADOR DEL SENSOR
DE OXÍGENO ............................................................................................................... 79
7.2.7.1. CALCULO DE LA AMPLITUD Y LA FRECUENCIA DEL
CIRCUITO ................................................................................................................... 81
7.2.8. IMPLEMENTACIÓN DE LOS SENSORES DE TEMPERATURA ................ 82
7.2.9. IMPLEMENTACIÓN DEL SENSOR DE POSICIÓN DE MARIPOSA .......... 83
7.2.10. IMPLEMENTACIÓN DEL SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA
DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN ............................................................................... 84
6.2.11. IMPLEMENTACIÓN DE LOS TERMINALES DE LA UNIDAD DE
CONTROL ELECTRÓNICA........................................................................................ 85
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 86
8.1. CONCLUSIONES ................................................................................................... 86
8.2. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 86
9. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 87
ANEXOS ......................................................................................................................... 88

vii
CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN EMULADOR DE SISTEMA DE
ENCENDIDO ESTÁTICO E INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR
TOYOTA (3S-FE)

1. INTRODUCCIÓN

Para un profesional formado en el área de la mecánica es necesario saber del
funcionamiento y reparación de los diferentes sistemas de encendido, pero usualmente no
se tiene las condiciones materiales para tal análisis.
Por lo que la aplicación de recursos didácticos para la enseñanza de sistemas de encendido
es indispensable para una buena asimilación de información de los diferentes campos de
estudio.
En la Carrera de mecánica automotriz de la Facultad de Tecnología, si bien se cuenta con
equipos y sistemas extraídos del automóvil para uso didáctico, una mayor parte no se
encuentran modificados para una mejor asimilación de sus partes y componentes, en
especial el sistema de encendido, el cual tiene gran variedad que va acrecentándose con el
avance de la tecnología.
Si bien existe material didáctico modificado para su estudio, el alto coste de estos limita al
presupuesto de la carrera a adquirirlos. Para afrontar tal situación, en el presente trabajo se
procederá al diseño de un banco de entrenamiento del sistema de encendido estático.
Lo que se pretende al realizar el proyecto es construir un emulador de sistema de encendido
sin distribuidor, separar al motor y al sistema de encendido, para un análisis más profundo e
independiente, en este caso de los componentes del sistema de encendido estático.
1
2. ANTECEDENTES

Actualmente la carrera de mecánica automotriz cuenta con motores y su sistema de
encendido montados en un banco para su estudio y análisis, este tipo de material didáctico
funciona como en el vehículo. Pero su adaptación se encuentra todavía incompleta, debido
a la complejidad de su análisis de las diferentes partes que lo componen y a la falta de
extractores adecuados de los gases quemados, de la combustión que producen los mismos.
La dificultad que se tiene en este tipo de material didáctico, es el de poder reconocer los
componentes del sistema debido a que se encuentran montados en las diferentes partes del
motor, en algunas situaciones con difícil acceso para su reconocimiento y respectivo
análisis.
La aplicación de un emulador de sistema de encendido, demostrará su ventaja en la
asimilación y reconocimiento de sus partes, además de su fácil estudio en el análisis de
forma individual de las partes principales que lo componen.
3. JUSTIFICACIÓN

3.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA

Con la construcción e implementación del emulador de sistema de encendido estático se
espera obtener un equipo con el cual se pueda manipular independientemente los
componentes del sistema, verificando de esa manera la influencia de los mismos en el
sistema.

2