Lazo Abierto y Lazo Cerrado

 

Monitoreo del Sistema de Combustible

Mucho se ha hablado del lazo abierto y lazo cerrado, y en este artículo esperamos ser claros. El Módulo de Control del Motor (ECM) necesita monitorear el flujo de escape y ajustar la relación aire/combustible de tal forma que el convertidor catalítico funcione con su máxima eficiencia, reduciendo la emisión de gases.

Modo de Lazo Abierto

El ECM estará en el modo de Lazo abierto:

  • Durante el arranque del motor
  • Mientras el motor esta frío
  • Durante una aceleración brusca
  • Durante el corte de combustible
  • Con el acelerador completamente abierto

Si el motor no ingresa al modo de lazo cerrado, el problema puede ser por temperatura insuficiente del motor, que no haya respuesta desde el sensor de oxígeno o sensor de aire / combustible, o el circuito de calefactor esta inoperativo. Cuando esta en lazo abierto, el ECM no utiliza el sensor de oxígeno para ajustar la duración de la inyección.

Funcionamiento en Lazo Cerrado

Cuando el voltaje es superior a 450mV, la relación aire / combustible es considerada más rica que la relación ideal y la cantidad de combustible inyectado se reduce con una relación constante. La reducción de la duración continúa hasta que la señal del sensor de oxígeno conmuta a bajo voltaje
(relación aire / combustible pobre).

 

Tipo Zirconio:

Contenido de oxígeno en el

Salida del sensor de oxigeno Mezcla A/C considerada:

Bajo

Alta, sobre 0.45V Rica

Alto

Baja, inferior a 0.45V Pobre

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Tipo Titanio:

Contenido de oxígeno en el Salida del sensor de oxigeno Mezcla A/C considerada:

Bajo

Baja, inferior a 2.50V

Rica
Alto

Alta, sobre 2.50V

 Pobre

Cuando esta en lazo cerrado, el ECM utiliza la señal de voltaje del sensor de oxígeno para hacer correcciones menores en la duración de la inyección. Esto se realiza para ayudar el convertidor catalítico a funcionar con el máximo de su eficiencia.

Corrección de Aire/Combustible

Dependiendo de muchos factores diferentes, la cantidad de corrección requerida para la retroalimentación del O2S variará. Si la cantidad para la corrección necesaria permanece relativamente baja, por ejemplo menos del 10%, el ECM puede fácilmente ajustar la mezcla. Al acercarse la corrección de retroalimentación del O2S al límite de + / – 20%, el rango de corrección de combustible del ECM también se limita. El ECM puede hacer correcciones de retroalimentación del sensor de oxígeno hasta + / – 20% de la inyección básica. Si el motor necesita suministro de combustible fuera de este rango, es necesario hacer una corrección de largo plazo. El ajuste de combustible puede observarse en el Tester de Diagnóstico como un porcentaje o ms. Un valor positivo significa que el ECM ha aumentado la duración de la inyección y uno negativo significa que la ha reducido. Existen dos valores diferentes de ajuste de combustible que afectan la duración final de la inyección, ajuste de combustible a largo plazo (FT largo) y ajuste de combustible a corto plazo (FT corto). El ajuste de combustible a largo plazo es parte del cálculo básico de duración de la inyección. Este esta determinado por la condición en que el sistema de combustible alcanza la relación aire/combustible diseñada. Este ajuste es un valor aprendido que cambia gradualmente en respuesta a factores más allá del diseño del sistema de control. Por ejemplo, contenido de oxígeno en el combustible, desgaste del motor, filtraciones de aire, variaciones en la presión de combustible y así por el estilo. El ajuste de combustible a corto plazo es una adición (o una sustracción) de la duración básica de la inyección. La información del sensor de oxígeno le indica al ECM cuan cerca está de la relación diseñada de aire / combustible y el ajuste a corto plazo de combustible corrige cualquier desviación de este valor.

Monitoreo del Sistema de Combustible

Condición #1: Normal

El funcionamiento del sistema de combustible esta dentro de los parámetros de diseño normal.
Basados en la carga y velocidad del motor, la inyección básica se calcula a 3.0 ms. El FT de corto plazo esta variando +/- 10% y la conmutación de voltaje del sensor de oxígeno es normal.

Ajuste de combustible a corto plazo

Este ajuste es una corrección temporal al suministro de combustible que cambia con cada ciclo del sensor de oxígeno. Bajo condiciones normales, este fluctúa rápidamente alrededor de su valor ideal de 0% corrección y es solamente funcional durante el lazo cerrado. El ajuste de combustible a corto plazo es un parámetro de los datos actuales del EOBD, que puede ser desplegado en el Tester de Diagnóstico. El ajuste de combustible a corto plazo responde a los cambios en la señal del sensor O2. Si la duración básica de inyección da como resultado una relación de aire/combustible pobre, el ajuste responde con una corrección positiva para agregar combustible o enriquecer la mezcla. Si la inyección básica es muy rica, el ajuste responde con correcciones negativas para sustraer combustible o empobrecer la mezcla. Cuando el ajuste de combustible a corto plazo esta variando cerca de +/- 0% (ms), esto indica una condición neutral donde la duración básica de inyección es muy cercana a la estequiométrica, sin una corrección significativa para el O2S.

Condición #2: Fuga de Aire (recién producida)

Fuga de aire en el múltiple de admisión. La inyección básica permanece por 3.0ms debido a que ninguna de las entradas que afectan la duración básica de inyección ha cambiado. El aire extra produce que el motor funcione pobre, haciendo que el sensor de oxígeno se vaya a pobre. El de combustible ajuste corto trata de corregir, pero alcanza el límite de +20% sin lograr que el sensor de oxígeno llegue a la conmutación normal. El ECM aprende que será necesario aumentar la duración básica de inyección de manera que el sensor de oxígeno pueda volver al rango normal de funcionamiento.

El ajuste de combustible a largo plazo es un parámetro en los datos actuales del EOBD. Esta es una corrección permanente al suministro de combustible debido a que es parte del cálculo de la duración básica de inyección. Este ajuste cambia lentamente, en respuesta al ajuste de combustible a corto plazo. Los valores positivos indican una corrección rica y los valores negativos indican una corrección pobre. Si el ajuste de combustible a corto plazo se desvía notoriamente por mucho tiempo, el ajuste a largo plazo cambia, variando la duración básica de inyección este cambio en la duración básica de la inyección traerá de vuelta el ajuste a corto plazo a su rango normal. De manera diferente al ajuste de combustible a corto plazo, que afecta la duración de inyección sólo durante el lazo cerrado, el factor de corrección del ajuste de combustible a largo plazo afecta el cálculo de la duración básica de inyección en lazo abierto y lazo cerrado. Debido a que el ajuste de combustible a largo plazo se almacena en la memoria RAM no volátil y no se elimina cuando se apaga el encendido, el sistema de combustible es capaz de corregir las variaciones en las condiciones de motor y combustible aún durante la condición de calentamiento y acelerador completamente abierto.

Condición #3: Fuga de Aire (después de 30 segundos)

Muestra lo que ocurre después que el Módulo de Control del Motor (ECM) cambia el FT largo a +10%. Aunque el MAF y las rpm permanecen iguales, la inyección básica aumenta en 10% basada en un cambio en el ajuste de combustible a largo plazo. La inyección básica ahora es 3.3ms. El sistema de combustible ahora esta suministrando suficiente combustible para restaurar la conmutación normal del sensor de oxígeno. La conmutación esta teniendo lugar pero las oscilaciones de voltaje son menores que lo normal.
El ajuste de combustible a corto plazo esta todavía realizando una corrección excesiva (+15%) para conseguir esto.

Condición #4: Fuga de Aire (después de 60 segundos)

Muestra el resultado de otro cambio en el ajuste de combustible a largo plazo. El MAF y las rpm son todavía las mismas que en la condición #1, sin embargo la duración básica de inyección ha aumentado en 20%, osea a 3.6ms. La inyección básica ahora ha vuelto dentro de +/- 10% de la inyección requerida. La conmutación normal del sensor de oxígeno es acompañada por la conmutación de ajuste de combustible a corto plazo de +/- 10% de la duración básica de la inyección.

Reinicio de Valores Adaptativos

Los valores adaptativos pueden ser reiniciados en los EMS Bosch y Siemens utilizando el HISCAN Pro. En los sistemas MELCO y Sistema de Control del Motor KIA (EMS) es necesario desconectar la batería para reiniciar los valores adaptativos.

Seguimiento de fallas

Cuando se realiza un seguimiento de fallas por problemas de manejabilidad, una de las primeras revisiones a realizar es una rápida inspección de sistema de retroalimentación de oxígeno.
Determinar si el vehículo esta funcionando en lazo cerrado y si el sistema de combustible esta corrigiendo las condiciones de funcionamiento excesivamente pobres o ricas. El valor de ajuste de combustible fuera del rango del funcionamiento preescrito no es un problema en si mismo. Esta condición es típicamente un indicador que existe otro problema. Los datos de ajuste de
combustible pueden ayudar a encontrar la causa de estos problemas. Típicamente se utilizan los datos de ajuste de combustible para:

    • Realizar un diagnóstico previo de revisión rápida del control de retroalimentación.
    • Investigar la causa de la falla del sistema de emisiones (Luz MIL)
    • Investigar la causa de problemas de manejabilidad, particularmente cuando estos problemas se producen durante los modos de funcionamiento en lazo abierto (es decir arranque, calentamiento, enriquecimiento para obtener potencia)
    • Realizar una rápida revisión post-reparación del control de retroalimentación

Sub-sistemas y condiciones que afectan el ajuste de combustible

Una vez conocido el síntoma de manejabilidad y estando capacitado para confirmar que la relación aire/combustible es excesivamente rica o pobre, es una tarea fácil identificar todos los sub-sistemas que pueden afectar la mezcla. Revisar cada sub-sistema para confirmar el funcionamiento apropiado.

Corrección A/F Positiva

En el caso de que los valores sean demasiado Altos, esto indica una mezcla Pobre.
El ECM corrige la situación aumentando la cantidad de combustible suministrada por los inyectores.

Las causas posibles son:
Fuga de aire en el lado de la admisión, inyectores tapados, fallas con las bujías o el sistema de encendido, sensor TPS defectuoso, Sensor de temperatura del motor defectuoso, Sensor de oxígeno defectuoso, Módulo de Control del Motor (ECM) defectuoso.

Corrección A/F Negativa
En el caso de que el valor sea demasiado Bajo, esto indica una mezcla Rica.
El ECM corrige la situación reduciendo la cantidad de combustible suministrada por los inyectores.

Las posibles causas son:
Falla en las bujías o sistemas de encendido, filtro de aire tapado, filtración de los Inyectores, TPS defectuoso, Sensor de temperatura del motor defectuoso, Compresión insuficiente, Presión de combustible muy alta, Sensor lambda defectuoso, Resistencia en los contactos del ECM o en la tierra del motor, ECM defectuoso.

El Monitor de Eficiencia del Catalizador utiliza un sensor de oxígeno antes (S1) y después (S2) del catalizador para determinar la eficiencia de éste, basado en la capacidad de almacenaje de oxígeno del cerio y metales preciosos en el baño del revestimiento. Bajo condiciones normales, de lazo cerrado de combustible, el catalizador de alta eficiencia tiene un almacenaje significativo de oxígeno. Esto produce que la frecuencia de conmutación del Sensor de Oxígeno Calefaccionado trasero (HO2S) sea muy lenta y reduce la amplitud de sus conmutaciones en comparación con la frecuencia de conmutación y amplitud del Sensor de Oxígeno Calefaccionado delantero (HO2S).
Como la eficiencia del catalizador disminuye debido al deterioro térmico y/o químico, su capacidad para almacenar oxígeno se reduce. La señal del HO2S (S2) post-catalizador comienza a conmutar más rápidamente con amplitud creciente, acercándose a la frecuencia de conmutación y amplitud del HO2S precatalizador (S1). La falla predominante para los catalizadores con alto kilometraje es el deterioro químico (depósitos fosfóricos en el bloque delantero del catalizador), no deterioro térmico. Con el fin de evaluar el almacenamiento de oxígeno del catalizador, el monitor cuenta las conmutaciones del HO2S delantero y trasero durante aceleración parcial, condiciones de lazo cerrado de combustible después del calentamiento del motor y concluir que la temperatura del catalizador esta dentro de sus límites. El número total de conmutaciones del HO2S trasero es dividido por el número total de conmutaciones del HO2S delantero para computar una relación de conmutación.

Una relación de conmutación cercana a 0.0 indica una alta capacidad de almacenamiento de oxígeno por lo tanto gran eficiencia de HC. Una relación de conmutación cercana a 1.0 índica una baja capacidad de almacenamiento de oxígeno, por lo tanto una baja eficiencia de HC. Si la relación de conmutación actual excede el umbral, se considera que el catalizador esta defectuoso.
Si el monitoreo del catalizador no se completa durante un ciclo particular de conducción, el dato acumulado de conmutación/señal larga es retenido en una Memoria Activa y se utiliza durante el próximo ciclo de conducción para permitir una mejor oportunidad para completar el monitoreo del catalizador, aunque sea durante condiciones de conducción cortas o transcientes.

Se utilizan dos etapas para monitorear la eficiencia del catalizador.

  • Una falla en la primera etapa indica que el catalizador requiere una prueba mayor para determinar su eficiencia.
  • La segunda etapa que observa las entradas para los sensores pre y post catalizador más de cerca antes de determinar si el catalizador esta de hecho degradado.

Este procedimiento estadístico adicional se realiza para aumentar la precisión del monitoreo de la capacidad de almacenamiento de oxígeno. Una falla en la primera prueba (etapa 1) NO indica un catalizador defectuoso. El catalizador puede ser marginal o el contenido de azufre del combustible pudiera ser muy alto.

Monitoreo del Sensor de Oxígeno Delantero (S1)

Los diagnósticos mejorados para el (los) sensor(es) de oxígeno (S1) incluye el monitoreo por degradación y contaminación supervisando la frecuencia de conmutación y el tiempo de conmutación de pobre a rica, rica a pobre. El tiempo entre las conmutaciones del Sensor de Oxígeno Calefaccionado (HO2S) es monitoreado después de haber arrancado el vehículo cuando fue demandado el lazo cerrado y durante condiciones de circuito cerrado de combustible. Un tiempo excesivo entre conmutaciones con ajuste de combustible a corto plazo en el límite (por ejemplo hasta +/- 20%), o que no haya conmutaciones desde el arranque, indica un mal funcionamiento. Como la “falta de conmutación” puede ser causada por mal funcionamiento del HO2S o por cambios en el sistema de combustible, se almacenan DTC para suministrar información adicional acerca de la falla “falta de conmutación”. Diferentes DTC indican si el sensor esta siempre señalando mezcla pobre o siempre mezcla rica, si el sensor ha sido desconectado, etc.
La señal del Sensor de Oxígeno Trasero se utiliza para compensar el cambio de señal debido al deterioro del sensor delantero.

Circuito del Calefactor del Sensor de Oxígeno Delantero
La temperatura normal de funcionamiento del HO2S (Sensor Calefaccionado de Oxígeno) tiene un rango entre 350°C a 850°C (662°F a 1562°F). El Calefactor del HO2S reduce en gran manera la cantidad de tiempo necesario para que el control de combustible se active. El Módulo de Control del Motor (ECM) suministra un circuito de control de pulso de amplitud modulada para ajustar la corriente a través del Calefactor. Cuando el HO2S esta frío, el valor de la resistencia es bajo y la corriente en el circuito es alta. Por el contrario si la temperatura en el resistor aumenta, la corriente cae gradualmente. El ECM fija un DTC si detecta que el circuito de control del Calefactor del HO2S delantero esta en corte a tierra.

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