DOI
10.35381/cm.v8i4.1001
Funcionamiento y simulación del sistema de inyección de combustible en el vehículo Nissan Sentra
Operation and simulation of the fuel injection system in the vehicle Nissan Sentra
Giovanny Vinicio Pineda-Silva
ua.giovannypineda@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0002-2785-1249
José Luis Dillon-Granizo
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0001-5517-5850
Dimas Uriel Moreta-Chicaiza
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0002-5959-0215
José Luis Jiménez-Montalván
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0001-7532-5684
Recibido: 15 de junio 2022
Revisado: 10 de agosto 2022
Aprobado: ‘15 de septiembre 2022
Publicado: 01 de octubre 2022
RESUMEN
En la presente investigación se constató que el sistema
de inyección del vehículo Nissan Sentra no cumplía con las condiciones óptimas
de inyección mediante una investigación teórica práctica para elaborar un
correcto plan de mantenimiento, así también se llevó a cabo una serie de
análisis cuantitativo para la elaboración de tablas tales como la criticidad y
AMFE, en consecuencia se determinó una leve pérdida de potencia al momento de
conducir cuesta arriba; en el enfoque cualitativo se evidencio que existían
impurezas en los filtros de los inyectores como también en la bomba de
combustible, el objetivo de este análisis es desarrollar un control periódico y
un plan de mantenimiento idóneo para el vehículo, como resultado una vez libre
de impurezas se constató una breve mejora y de tal manera se reflejó dentro del
análisis modal de fallos y efectos dado que el índice de prioridad de riesgo
disminuyo.
Descriptores: Bomba; combustible; vehículo
automotor; mantenimiento, control. (Tesauro UNESCO)
ABSTRACT
In the present investigation it was
verified that the injection system of the Nissan Sentra vehicle did not meet
the optimal injection conditions through a practical theoretical investigation
to develop a correct maintenance plan, as well as a series of quantitative
analysis for the elaboration from tables such as criticality and AMFE,
consequently a slight loss of power was determined when driving uphill; In the
qualitative approach, it was evidenced that there were impurities in the
injector filters as well as in the fuel pump. The objective of this analysis is
to develop a periodic control and an ideal maintenance plan for the vehicle, as
a result once it is free of impurities. A brief improvement was found and in
such a way it was reflected within the failure modal analysis and effects since
the risk priority index decreased.
Descriptors: Bomb; gas; motor
vehicle; maintenance, checking. (UNESCO thesaurus).
El mundo automotriz se conforma por
diferentes sistemas mecánicos como también eléctricos que fueron creados para
el funcionamiento de vehículos. Todos los vehículos deben encontrarse en
óptimas condiciones de funcionamiento, es decir, que ningún componente llegue a
fallar. El sistema de inyección fue una creación revolucionaria que simplifico
el uso de un carburador y dio paso a los inyectores que fueron creados para
dosificar el combustible mediante señales de una ECU y así tener una mezcla
especifica como también regularizada de aire y combustible para poder reducir
niveles de gases contaminantes. El objetivo principal del sistema de inyección
de combustible no es solo mejorar la potencia ni reducir la contaminación
ambiental, lo que le hace especifico a este sistema es llevar a cada cilindro
la cantidad de combustible necesario para un mejor funcionamiento y así mejorar
las prestaciones globales del motor.
La característica principal de un sistema de
inyección electrónica de combustible es reemplazar el antiguo carburador por un
nuevo sistema que pulveriza el combustible directamente en cada cilindro o sea
pulverizada en el múltiple de admisión para así regular la entrada de
combustible a cada cilindro, obteniendo un consumo menor y mejorando el
desarrollo del motor que presenta un
sistema de control más regularizado, cabe recalcar que existen varios sensores
necesarios para el correcto funcionamiento de este sistema. El uso de sensores
tiene la posibilidad de mantener controlado el sistema mostrando información en
tiempo real las condiciones del funcionamiento del motor de combustión interna
y así almacenar esta información en la ECU donde que se reciben y se evalúan
datos para dosificar la mezcla especifica.
El objetivo
principal de este trabajo es analizar el sistema de
funcionamiento de inyección electrónica de combustible del vehículo Nissan
Sentra a través de la creación de tablas cuantitativas como la de criticidad y
la tabla AMFE (Análisis modal de fallos y efectos).
Análisis de modos de falla, efectos y
criticidad
El
análisis de modos de falla, efectos y criticidad (AMFEC) es una metodología que
tiene como objetivo identificar los modos de falla que representan un mayor
riesgo, para posteriormente seleccionar la mejor tarea de mantenimiento a
utilizar, ya sea preventiva, predictiva o correctiva. El AMFEC se emplea para
la búsqueda y evaluación de escenarios que puedan representar un impacto
adverso para la planta de proceso, identificando los escenarios de mayor riesgo
y emitiendo acciones tendientes a minimizar los mismos (Mercedes, 2011).
El
objetivo del FMECA es tomar decisiones y gestionar e implementar acciones
correctivas que permitan eliminar el modo de falla o en su defecto disminuir su
porcentaje de afectación para la generación de energía y correcto funcionamiento
del motor (Miño, 2015). El AMFEC es un método básico de análisis en el sector
automotriz, que puede aplicarse a otros sectores. Es un procedimiento de
análisis de fallos en un sistema y clasificación por gravedad, por los efectos
o consecuencias de los fallos. Es aplicable a productos y procesos, tanto en la
fase de diseño, como de proceso, montaje, comercialización y otras aéreas
(Rodríguez, 2012).
El AMFEC es una herramienta de análisis
sistemático y de detalle de todos los modos de fallo de los componentes de un
sistema, que identifica su efecto sobre el mismo. Así, componente a componente,
se analiza cada modo de fallo independientemente y se identifican sus efectos
sobre otros componentes del sistema y sobre el sistema en su conjunto (Mulet, Alberola,
Chulv, Ramos, & Bovea, 2011).
El AMFEC es la evaluación sistemática más
popular del proceso (producto) que nos permite determinar la localización y el
mecanismo de fallas potenciales, con el objetivo 5 de prevenir fallas de
proceso. El AMFEC se caracteriza por un enfoque de abajo hacia arriba mediante
el cual cualquier sistema de producción complejo se descompone en sus partes
constituyentes, que se analizan sucesivamente para encontrar todas las posibles
causas de falla y sus efectos. El analista construye una tabla con todas las causas
de fallo y realiza una evaluación de criticidad para medir el nivel de riesgo
de cada falla, en términos de criterios tales como la probabilidad de fallo o
la gravedad de la falla misma (Braglia, Frosolini, & Montanari, 2003).
METODOS
En el proceso de investigación se evaluó
cuantitativamente las tablas para determinar la criticidad: frecuencia de
falla, impacto operacional, flexibilidad operacional, costo de mantenimiento,
impacto en la seguridad ambiental y humana, se llevó a efecto un análisis modal
de fallos y defectos (AMFE) para diagnosticar fallos potenciales en su estado
actual y su situación de mejora en los componentes del sistema de inyección.
RESULTADOS
Codificación de componentes
La codificación de componentes es sumamente
importante al momento de hacer una revisión técnica, ya que al estar codificado
algún componente del vehículo no presentaría ningún problema en casos de
repuestos o su nombre específico.
La
matriz de criticidad es un método muy importante en este proyecto en el que se
mide la gravedad de fallas que cada componente obtiene, con esto con la
sumatoria de su puntuación se define si el componente es de una criticidad
grave o leve.
Matriz AMFE
AMFE Significa análisis modal de fallos y
efectos, esta tabla tiene como objetivo principal aumentar la eficacia de
cualquier componente del vehículo y predecir cualquier falla que pueda aparecer
en el futuro mediante las pruebas de ensayos o después de cada mantenimiento.
En definitiva, el AMFE es un método cualitativo y cuantitativo que permite
relacionar de manera sistemática una relación de fallos posibles, con sus
consiguientes efectos, resultando de fácil aplicación para analizar cambios en
el diseño o modificaciones en el proceso.
DISCUSIÓN
La inyección electrónica de combustible
constituye un sistema por el cual se alimenta de combustible la cámara de
combustión por medio de un inyector, también hace posible que se tenga una
excelente distribución en el ciclo de admisión para lograr que se aumente la
potencia en motores de autos multicilíndricos. La constante evolución de la
tecnología automotriz ha conllevado que se mejore la forma de hacer chequeos a
los automóviles, utilizando para ello equipos de última generación, debido a que
el sistema de inyección electrónica implica que tenga relación con aparatos
computarizados (Econovehiculos,2017).
El sistema de inyección de un Nissan Sentra
gestiona la entrada de combustible en el motor, reemplaza los viejos
carburadores. Tiene la ventaja de ser mucho más preciso y liberar el
combustible en el motor mediante inyectores en cada cilindro. La bomba de
inyección se encarga de presurizar el combustible y transferirlo a los
inyectores, los inyectores liberarán el combustible en forma pulverizada en los
cilindros del Nissan Sentra. La ventaja de la inyección de combustible es tener
una dosificación mucho más precisa que un carburador y permitir una mejor
mezcla de aire / combustible y, por lo tanto, una mejor combustión (Victoria,
2020).
Mediante el desarrollo de la investigación
se obtuvo algunos datos referentes al sistema de inyección del vehículo Nissan
Sentra, tales como el consumo de combustible, emisiones contaminantes, peso del
vehículo, capacidad del depósito del tanque de combustible, consumo especifico
de combustible, para luego obtener un sistema de gestión de mantenimiento.
Con la ayuda del software Altair Inspire y
con la herramienta SimSolid, se realizó la simulación de los esfuerzos del
inyector y sus posibles fallos, previo a esta simulación hay que tener en
cuenta las fuerzas, soportes y cargas aplicadas, entonces identificamos que el
material del inyector es seguro y evita rupturas, la única parte que puede
sufrir averías es en el socket del inyector.
Las mejores propuestas apuntan a designar
un tipo de mantenimiento y la reducción de fallos del sistema de inyección;
teniendo en cuenta como consecuencia ahorro de costos de repuestos y garantía
(Irvin, 2016).
En la presente investigación en base a los
resultados obtenidos se tiene que, a partir de un grado de Criticidad en el
programa desarrollado, se puede considerar crítico o de importancia y
dependiendo de la gravedad de los daños que puedan causarse. Una vez obtenidos
los datos con el desarrollo de la corrida experimental, proceden a establecer
la base de datos, para finalizar proceden a desarrollar un programa en el
software LabVIEW, el mismo que sirve para predecir la severidad, ocurrencia,
detección, en un determinado tiempo de muestra (Aguilar, 2017).
A continuación, se muestra los resultados
de una tesis de grado realizada en el año 2017, acerca del Análisis de Modos de
Falla, Efectos y Criticidad AMFE del Sistema de inyección de un motor de
encendido provocado corsa Evolution 1.4 L empleando herramientas de aprendizaje
y clasificación para la programación del mantenimiento, estos fueron los
resultados obtenidos:
Comparando estos resultados, con los
obtenidos en nuestra investigación se encontró la perdida de potencia es de
mayor gravedad en el corsa evolution 1.4l, así como su detectibilidad; sin
embargo, la frecuencia de fallo es menor en este vehículo que en el Nissan
Sentra que analizamos nosotros. Relacionando ahora la dificultad de arranque o
en pendientes se pudo observa que es mayor en el Nissan Sentra, aunque también tiene
un índice alto el corsa evolution; pero, la frecuencia de fallo y la
detectibilidad es menor en nuestro vehículo de estudio que en el corsa
evolution (Aguilar, 2017).
Dado los IPR para todos los modos de fallo
estudiados. Los modos de fallo con mayor IPR serán los que antes debamos
solventar (por ejemplo, se puede acordar que se buscarán soluciones para todos
los modos de fallo mayores de 200). Dado que a menor IPR es definitivamente
mejor (Bernal, 2013).
Tiene tres vías de disminuir su gravedad:
• Actuando para que suceda menos
frecuentemente (así disminuirá su valor O).
• Actuando para que, si ocurre, sea menos
severo (así disminuirá su valor S).
• Actuando para que, si sucede, se detectó
antes de entregar el producto al cliente (así disminuirá su valor D).
Con esto, podemos comparar su IPR inicial
(antes de aplicar AMFE) con su IPR final.
Como resultado se tiene que el IPR que se
ha fijado después de actuar redujo la gravedad del modo de fallo). La finalidad
del análisis AMFE es que se puede identificar todos los posibles fallos
controlados, habiendo actuado para disminuir el IPR de los más graves.
CONCLUSIONES
El
propósito principal de esta investigación fue conocer las funciones,
propiedades y características del sistema de inyección del vehículo Nissan
Sentra tanto físicas como mecánicas, para esto se recolecto información de
fuentes bibliográficas como libros, catálogos, manuales entre otros donde se
obtuvo datos teóricos y prácticos sobre las principales averías del sistema de
inyección, como son fallo en la bujía, inyectores, fallos en el ECU, entre
otros.
Al
realizar el análisis de los principios del sistema de inyección electrónica de
combustible sobre el motor, se cumplió en su totalidad con los objetivos
expuestos en este documento, se muestra detalladamente las fallas, y el
mantenimiento del sistema de inyección del vehículo Nissan Sentra. Es
importante mencionar que con el uso de estas tablas identificamos el
comportamiento característico del vehículo.
Es
muy importante tener en cuenta toda la información relacionada a la presente
investigación como son: tablas, gráficos e imágenes, para de esta manera
planificar un mantenimiento preventivo-correctivo óptimo y oportuno en las
bujías, inyectores y ECU respectivamente.
FINANCIAMIENTO
No
monetario
AGRADECIMIENTO
A
los fiscales penales de los distintos niveles que prestan servicios en el
Ministerio Público de Lima Norte.
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