miércoles, 22 de junio de 2016

¿Captadores de picado en diésel?

La utilización de sensores de picado / acelerómetros en gestiones electrónicas para motores de gasolina se ha convertido en un clásico de aplicación general durante las 4 últimas décadas. 

La regulación electrónica del máximo avance de encendido en pro de un mayor rendimiento y potencia basa su estrategia de funcionamiento en la señal eléctrica generada por estos sensores.


Estratégicamente colocados en la parte alta del bloque motor o la culata, uno o varios captadores de picado informan a la unidad de gestión del motor.




La detonación espontánea y descontrolada de la mezcla aire/gasolina en el interior de la cámara de combustión provoca una sucesión de bruscas variaciones de presión de frecuencia característica que se transmiten a la velocidad del sonido a través del metal del bloque motor.


De igual modo ocurre con las subidas de presión repentinas debidas al exceso de avance de encendido popularmente conocido como picado de bielas.



La naturaleza piezoeléctrica del captador de picado transforma en señales eléctricas de bajo voltaje la vibración captada a través del bloque motor permitiendo así a la unidad de control reconocer tan destructivos fenómenos y actuar en consecuencia, preservando de este modo la mecánica e integridad física del motor.




La utilización de captadores de picado en motores diésel resulta sin embargo mucho más reciente, compleja y controvertida.

Contrariamente a la gasolina, donde la calidad del combustible se mide en Octanos que indican el poder antidetonante del combustible (autoinflamación por presión /temperatura), la calidad del combustible diésel se evalúa en la escala o índice de Cetano, que indica justamente su facilidad para mezclarse con el aire, elevar su temperatura y combustionar en el menor tiempo posible.




Resulta de gran relevancia en los motores diésel actuales la calidad del combustible y su índice de Cetano. De ello depende el retraso en la inflamación del mismo (demora de ignición) la masa real que combustiona en la preinyección, la evolución de la presión en el inicio del ciclo de trabajo y el ruido de combustión. 

A su vez, el índice de cetano condiciona la progresividad y linealidad del proceso de combustión y la producción de determinadas sustancias contaminantes.

En la actualidad los combustibles diésel comercializados en España tienen un índice de cetano entre 49 y 55, siendo el valor más alto el de mayor calidad y rendimiento. El índice de cetano del combustible se modifica añadiéndole aditivos específicos. 

Curiosamente en España el número de cetano del combustible diésel no se especifica en su venta, aunque existen diferentes denominaciones comerciales y calidades estrechamente relacionadas con el grado de aditivación y calidad del mismo.




Resulta pues evidente la necesidad de poder determinar el comportamiento de los diferentes combustibles para poder extraer el mayor rendimiento mecánico del mismo con niveles de contaminación lo más bajos posibles.

La incorporación de los sensores de picado / acelerómetros a las gestiones y motorizaciones diésel ofrece múltiples ventajas y funcionalidades.

Mediante el análisis de la tensión generada por el sensor / es se puede controlar la demora de ignición de cada uno de los cilindros individualmente. La diferente temperatura final de compresión en función de las condiciones de trabajo de cada cilindro se compensa midiendo el inicio real de la combustión en cada ciclo de trabajo.

Las variaciones térmicas debidas al circuito de refrigeración, compresión final, temperatura del aire de admisión y combustible, cantidad de gases de escape recirculados etc… se compensa modificando el avance de la inyección de forma individual para cada cilindro de un mismo motor.




Las señales de los captadores de picado se utilizan para determinar fallos de combustión y fugas en los inyectores. 

La captación de señales procedentes de los acelerómetros en fases de retención y corte de inyección se utiliza para determinar fugas en el inyector correspondiente al cilindro que se encuentra en carrera de compresión.

De igual modo, la ausencia de señal o “ruido” de combustión en la posición angular del cigüeñal correspondiente indica el fallo de compresión o inyección en caso de presión de combustible excesiva tras el ciclo de inyección.


Detección del mínimo pulso de inyección ( MPD). Mediante una estrategia de adaptación específica la unidad reconoce el envejecimiento y el diferente comportamiento electro-hidráulico de los inyectores. 

La codificación de los inyectores informa a la unidad de control del diferente comportamiento de los inyectores debido a las tolerancias de fabricación de los componentes cuando son nuevos. 

Con el objeto de conocer y compensar el desgaste y tiempo de respuesta de los inyectores durante toda la vida del propulsor la unidad de control ejecuta en determinadas condiciones sucesivos ciclos de inyección de muy corta duración. 

El aumento progresivo en la duración del ciclo de activación del inyector determina el tiempo mínimo de inyección efectiva y por tanto el retardo de trabajo del inyector cuando el sensor capta vibración efectiva debida a la combustión.




Del mismo modo se compensa la demora de ignición debida al combustible ejecutando la secuencia de detección MPD en condiciones de trabajo específicas con ciclos de inyección de duración determinada en todos los cilindros por igual.

El tiempo medio transcurrido desde la activación eléctrica del inyector hasta el reconocimiento de la combustión real se memoriza como variable de retraso de ignición debido al combustible.

La adaptación de combustible se realiza tras el reconocimiento de llenado de combustible por la señal del nivel del depósito si las condiciones de funcionamiento (temperatura y carga motor) lo permiten.


Para poder discriminar las diferentes variaciones de señal captadas a través de los captadores de picado la unidad de control establece diferentes ventanas angulares de reconocimiento de señal, de modo que ciertos periodos angulares de giro de cigüeñal y posición del árbol de levas se utilizan para determinar el origen y causa de la señal eléctrica del captador en todo momento. 

Junto a las ventanas de reconocimiento u observación se establecen ventanas de referencia en posiciones angulares del cigüeñal en que es imposible que exista ruido de combustión o fuga de inyector. 

La supervisión de la tensión del sensor de picado en estas posiciones se utiliza para verificar el correcto trabajo del sensor y la ausencia de vibraciones de origen mecánico que pudieran falsear la información captada por el sensor (cierre / rebote de válvulas, holguras mecánicas etc…)




La señal generada por los acelerómetros resulta de gran importancia en las modernas gestiones electrónicas diésel, que requieres en todo momento la mayor precisión y control sobre el proceso de combustión posible. 

Las estrategias de ciclos de inyección múltiple exigen cada vez más velocidad y precisión en el gobierno de los inyectores. 

En la actualidad son muchas las gestiones electrónicas capaces de fraccionar el proceso de inyección en 5 periodos y parece que en un futuro aun serán más.

Queremos destacar desde nuestro Blog la importancia de una correcta diagnosis y sustitución de los captadores de picado / acelerómetros tanto en motores diésel como gasolina. 

La escasa tensión de su señal hace imprescindible el uso del osciloscopio para su correcto análisis. Su propia naturaleza y construcción implica que se deban montar con un par de apriete determinado (usualmente entre 20 – 28 Nm) propio de cada motor, sensor y fabricante. 

Su ubicación en el motor resulta primordial y está profundamente estudiada. 



En la gran mayoría de los casos el tornillo del sensor también es específico y se debe sustituir junto a él, sin colocarle arandelas ni elementos intermedios ni finales adicionales ni sustancias químicas de ningún tipo ( retenedores / fijadores de roscas , juntas plásticas etc…)





El mal funcionamiento de los sensores de picado o su incorrecta colocación y apriete puede producir averías de elevado coste a medio y largo plazo, e incluso conducir a la total destrucción del motor. 

A corto plazo suelen elevar el consumo de combustible, las emisiones contaminantes y el ruido de combustión a la vez que reducen las prestaciones.



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