Comprobación de la bobina del inyector con un multímetro y SIT-12

Para muchas personas, la afirmación de que las mediciones realizadas con diferentes instrumentos pueden dar resultados que difieren en varias decenas de puntos porcentuales suena muy extraña. ¿Es por tanto el resultado de una mala precisión de los instrumentos? Puede que así sea, pero es sobre todo el método de medición el que decide. Por lo tanto, en el siguiente texto, echaremos un vistazo a la comprobación de los inyectores modernos desde el punto de vista eléctrico, y también responderemos si es posible comprobar la bobina del inyector con un multímetro.

Es importante destacar que muchos de los inyectores disponibles, a pesar de sus diferentes denominaciones y números, pueden dividirse en varios grupos con parámetros similares. En otras palabras, esta observación se aplica no sólo a los parámetros eléctricos, sino también a los parámetros de control de dichos inyectores, por ejemplo la denominada tensión de sobrealimentación y la corriente de mantenimiento. Así, sobre la base de dicha información, es posible identificar varias gamas de parámetros que están presentes tanto en los inyectores piezoeléctricos como en los electromagnéticos. Sin embargo, antes de presentar los rangos específicos de valores, pongamos primero los conocimientos básicos de las mediciones para facilitar las conclusiones posteriores.

¡Atención! Al comprobar los inyectores, recuerde absolutamente las normas de seguridad asociadas al sistema de combustible de un automóvil, que contiene gasóleo o gasolina a una presión considerable. Además, sea precavido debido a las altas tensiones de las señales de control y comprobación aplicadas a los inyectores.

¿Cómo funciona el inyector solenoide?

Este tipo de inyector se acciona mediante un electroimán. El controlador, al regular la corriente que fluye por la bobina de inyección, activa el mecanismo del inyector para que se inyecte el combustible, que luego se quema en el cilindro. En el caso de los inyectores de gasolina de los motores de inyección indirecta, el solenoide abre directamente la válvula y el combustible entra en el colector de admisión. En los sistemas de inyección common rail, en cambio, el funcionamiento de los inyectores es más complicado y, además, la electrónica del controlador funciona de forma diferente. En este caso, la señal del controlador que llega a los inyectores suele generarse utilizando dos niveles de tensión: uno más alto, o llamado boost, para acortar el tiempo de apertura y otro más bajo para mantener la apertura.

MEDICIONES CON MULTÍMETRO

Un multímetro, como su nombre indica, se utiliza para medir una serie de magnitudes eléctricas. Dependiendo del fabricante y del precio, además de las mediciones estándar de tensión, corriente y resistencia, también existen opciones para medir la capacitancia y la inductancia. Es importante destacar que, en la mayoría de los instrumentos, el fabricante intenta mantener un compromiso entre el precio y las capacidades y rangos, por lo que el aparato gana en versatilidad, pero al mismo tiempo no permite realizar mediciones completamente precisas en los extremos de los rangos.

Un ejemplo de tal limitación es la medición de la resistencia. Normalmente, un multímetro en modo óhmetro realiza una medición suministrando al componente sometido a prueba una corriente de valor conocido y leyendo a continuación la tensión presente en él. Así, utilizando la ley de Ohm R = U/I, se puede calcular la resistencia. En la práctica, la alimentación y la medición se realizan con los mismos cables, lo que a su vez añade la resistencia de los cables al resultado total. Los medidores baratos permiten mediciones en el rango más bajo, a menudo 200, 400 o 600 Ω, con una resolución de 0,1 Ω, mientras que los modelos mejores bajan hasta 0,01 Ω. Sólo los aparatos de laboratorio o los instrumentos especializados, como los miliohmímetros, pueden detectar cambios de 0,001 o incluso 0,0001 Ω o menos. Esto se debe no sólo a su precio más elevado, sino sobre todo a la mayor complejidad del propio método de medición.

¿CÓMO MEDIR LA BOBINA DEL INYECTOR?

En un medidor que se supone que mide la resistencia con una resolución de 0,01 Ω o mejor, ya debe tenerse en cuenta el efecto de la resistencia de las propias sondas. En los multímetros más baratos, la resistencia de los cables y terminales suele estar entre 0,2 y 0,3 Ω, mientras que los mejores instrumentos la mantienen por debajo de 0,1 Ω. Además, como ya se ha mencionado, la resistencia de los cables de cobre cambia con la temperatura. Por ello, muchos medidores ofrecen una función de compensación que permite tomar como punto cero la resistencia inicial de las sondas, lo que permite realizar mediciones más precisas.

Sin embargo, para eludir estas limitaciones y aumentar aún más la resolución de la medición, se utiliza otra técnica, la medición de cuatro terminales conocida como circuito Kelvin. En pocas palabras, consiste en suministrar la corriente de medición a través de un par de cables y medir simultáneamente la caída de tensión a través del componente sometido a prueba a través de un segundo par independiente. De este modo, la medición ofrece resultados reproducibles independientemente de las variaciones de temperatura, la longitud de los cables o la calidad de los terminales. Este método es el utilizado por el SIT-12, que en la práctica permite obtener un resultado distinguiendo una resistencia tan pequeña como 0,001 Ω, o 1 mΩ.

COMPROBACIÓN DE LA BOBINA DEL INYECTOR SIT-12

Un ejemplo de medición en el que la forma de medir el valor influye mucho en el resultado es la inductancia. Muchos métodos de comprobación de este parámetro requieren que se aplique una señal de una frecuencia determinada al elemento medido. En el SIT-12, hay dos frecuencias seleccionadas automáticamente para el rango:

1. hasta 60µH es 100kHz
2. de 60 a 800µH es de 50kHz

Esto significa que los resultados medidos por el SIT-12 deben guardar relación con los resultados de otros aparatos que miden a estas frecuencias.

Se pueden extraer algunas conclusiones de los rangos de las inductancias medidas. La baja inductancia sugiere una bobina inyectora con un bajo número de vueltas. Y esto, a su vez, ya da información de que la bobina será de pequeño tamaño. Una inductancia baja, por otro lado, comunica las altas corrientes requeridas, especialmente en la fase de apertura donde la velocidad es importante. La baja resistencia de la propia bobina también es consecuencia de ello. Un ejemplo de este tipo de inyector es, por ejemplo, el popular modelo de producción EMBR00002D de DELPHI. El conjunto medido SIT-12 tiene los siguientes parámetros:

Medidas para EMBR00203D

Tenga en cuenta que el cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo de 0,0039. Por ejemplo, un cambio en la temperatura de la bobina de 70 °C, es decir, la diferencia típica entre 20 °C como temperatura ambiente convencional y 90 °C como temperatura de funcionamiento del motor, aumentará la resistencia en aproximadamente un 27%. En consecuencia, para el inyector mencionado, esto significa un aumento a aproximadamente 0,255 Ω. Tal diferencia con respecto a los 0,2 Ω a temperatura ambiente muestra claramente lo importante que es realizar las mediciones en las condiciones más próximas posibles. Además, muy a menudo los valores de referencia se dan precisamente para temperaturas entre 20 y 25 °C.

El siguiente grupo de inyectores populares es el tipo etiquetado como «CRI 1″ y el ejemplo que lo representa es el modelo BOSCH 445110141:

Medidas para «CRI 2-18″ BOSCH 445110369:

Medidas para «CRI 2-16 M2″ BOSCH 445110418:

Valores de ejemplo para DENSO 095000-613:

Los ejemplos anteriores eran de inyectores electromagnéticos usados pero en funcionamiento. De estos datos pueden extraerse conclusiones generales:

1. La resistencia de los inyectores common rail es, en la gran mayoría de los casos, del orden de 0,2 a 0,5 Ω (se pueden encontrar inyectores DENSO, que tienen una resistencia de bobina elevada del orden de 1 Ω hasta 6 Ω). Los inyectores de gasolina se caracterizan por una mayor resistencia.
2. La inductancia de las bobinas de baja resistencia (0,2Ω) es de una sola µH (3-4).
3. El aislamiento medido a una tensión de prueba de 250 V queda fuera del rango de medición del SIT-12 (en un rango de 500 V también será así en la mayoría de los casos).
4. Las mediciones de los conjuntos muestran una gran similitud de resultados entre sí.

En general, probar todos los inyectores de un motor determinado permite reconocer mejor las insuficiencias de un inyector concreto basándose en la comparación de cada parámetro en relación con los demás.

Efecto de la temperatura

Un tema aparte es la temperatura del inyector sometido a prueba. Estos componentes, como se les conoce, funcionan en amplios rangos de temperatura: desde el arranque en frío hasta la conducción rápida por autopista en un día caluroso. Esto hace que algunas insuficiencias se manifiesten cuando el motor está caliente y en marcha. Esto es especialmente evidente en la medición del aislamiento. Por ejemplo, los componentes del bobinado cambian de posición como consecuencia de los cambios de temperatura. Por lo tanto, miles de ciclos de este tipo pueden provocar la abrasión del aislamiento y problemas de funcionamiento (especialmente los síntomas asociados al código de error P0200). Por lo tanto, es una buena práctica probar los inyectores después del calentamiento y comparar los parámetros. Es comprensible que controlar la temperatura del inyector extraído (mientras se calienta) sea engorroso, pero es posible, como ya se ha dicho, aprovechar el cambio de resistencia. En concreto, un aumento por un factor de 1,27 nos dará una estimación de que la temperatura del bobinado ha aumentado unos 70ºC.

Resumiendo los daños en los inyectores electromagnéticos, se pueden distinguir dos grupos de síntomas:

1. Interrupción del circuito de la bobina – resistencia fuera de rango;
2. Cortocircuito dentro de la bobina – reducción de la resistencia y la inductancia;
3. Problemas con el aislamiento entre el cuerpo del inyector y uno de los cables.

Inyectores piezoeléctricos

En primer lugar, el elemento desencadenante de un inyector piezoeléctrico es la pila piezoeléctrica (a veces denominada incorrectamente «bobina piezoeléctrica"). En segundo lugar, la aplicación de un voltaje provoca un cambio en la forma de la oblea y sus múltiples capas permiten cambios dimensionales mayores. Y lo que es más importante, la carrera de un actuador de este tipo es pequeña, pero es capaz de producirse con gran rapidez, lo que permite dosificar con precisión el combustible a través del inyector. En consecuencia, los piezoinyectores aparecieron por primera vez en los sistemas common rail y ahora también se utilizan para inyectores de gasolina en la tecnología de inyección directa.

¿Cómo detectar un inyector defectuoso con un medidor?

La pila piezoeléctrica presenta las características de un condensador, pero no el típico utilizado en electrónica o equipos eléctricos. Además, tiene cierta resistencia que se ve en las mediciones como incluida en paralelo con la capacitancia. Este hecho significa que la medición de la capacitancia puede anular esta resistencia adicional en mayor o menor medida, dependiendo del método. Uno de los mejores métodos es medir el tiempo de carga de un condensador a partir de una fuente de corriente constante. Una medición de este tipo permite eliminar bien la influencia de la resistencia adicional, así como realizar mediciones rápidas. En el SIT-12 se utiliza un método mejor.

Es importante tener en cuenta que los multímetros más baratos pueden medir sobre una base diferente. En este caso, un condensador con buenos parámetros (es decir, cercano al ideal, sin resistencia adicional y con un buen aislamiento) puede medirse correctamente. Sin embargo, la pila piezoeléctrica ya no necesariamente. Las mediciones pueden estar muy sesgadas. Es más, en el caso de un componente complejo como una pila, cada multímetro puede dar un resultado diferente. Será algo normal, al fin y al cabo en estos aparatos la medición de la capacitancia se calibra con condensadores de buena calidad y no con componentes complejos. Como ejemplo, midamos la capacidad de un condensador de poliéster tipo MKS4 de WIMA con una capacidad nominal de 3,3µF, una tolerancia de +/-10% y una tensión de funcionamiento de 250VDC con una resistencia conectada en paralelo (simulando la resistencia interna de la pila).

Como puede verse en las mediciones, incluso en un multímetro de clase ligeramente superior, el efecto de la resistencia adicional sobre el resultado de la medición de la capacidad puede ser del 4% (3,29 µF frente a 3,43 µF).

Mediciones con el SIT-12

El segundo tipo de inyectores son los que utilizan un elemento piezoeléctrico para abrirlos. En este caso, la prueba eléctrica se refiere a la resistencia, la capacitancia y el aislamiento. A continuación se ofrecen algunos ejemplos de resultados de medición para el tipo «CRI 3-18″ de BOSCH y el modelo 445116059:

Estas cifras se refieren a dos inyectores defectuosos y dos buenos. Como se desprende de la prueba de resistencia, el primer inyector está significativamente infravalorado. La capacidad también ha aumentado. Muy significativamente, el aislamiento se ha deteriorado y el valor obtenido es muy bajo – 11MΩ. El segundo inyector tiene una buena resistencia, pero la capacidad empieza a desviarse del tercer y cuarto inyectores. También aparece un valor medible del estado de aislamiento de 288MΩ. Esto sugiere un problema incipiente con este inyector.

Ejemplo de dos inyectores BOSCH en funcionamiento tipo «CRI 3-16″ número 445115064:

Juego de inyectores BOSCH tipo «CRI 3-18″ número 445116019:

Los datos anteriores muestran que, aunque la resistencia de la pila de alta tensión no se mide con el SIT-12, se puede identificar un fallo. Los inyectores defectuosos tienen una capacitancia de 2,2-2,4µF, el defectuoso tiene 1,91µF. Además, la resistencia medida por el SIT-12 en caso de inyección defectuosa tiene una resistencia menor (164kΩ ) que las demás (174 – 186kΩ). Estos resultados demuestran una vez más que, con un conjunto de inyectores, es posible detectar una unidad defectuosa sin conocer los rangos correctos.

Conclusiones

Resumiendo los resultados de las mediciones del piezoinyector, se pueden destacar varios datos clave.

1. En primer lugar, el aislamiento es un parámetro muy importante debido al control de alta tensión de las pilas piezoeléctricas por el controlador del motor. En la práctica, valores medidos en la gama de 250 V inferiores a 300 MΩ significan, según el resultado exacto, daños o un deterioro importante de las prestaciones y, por tanto, el riesgo de un fallo repentino.
2. Todas las mediciones de aislamiento son sensibles a la humedad. En otras palabras, no mida inyectores que no hayan alcanzado la temperatura ambiente. El vapor de agua que se condensa en el cuerpo, combinado con la suciedad, puede subestimar significativamente el resultado de la prueba de aislamiento. Además, este efecto es especialmente notable cuando se mide a 500 V. Incluso una ligera risita en el cuerpo y la posterior realización de la prueba pueden rebajar el aislamiento a cientos de MΩ. Por supuesto, una vez que la humedad se ha evaporado, este efecto desaparece.
3. .En segundo lugar, la resistencia de la pila para la gran mayoría de los tipos debe estar en el rango de 170 a 210 kΩ. Por el contrario, los inyectores DENSO destacan con un valor del orden de 1.000 kΩ, o 1 MΩ. En tercer lugar, la capacitancia suele estar en el rango de 2 a 2,5 µF para los inyectores fabricados por BOSCH, mientras que para Siemens y VDO suele ser de 3,3 a 3,5 µF.
4. Por último, cabe mencionar que cuando se daña el elemento piezoeléctrico, en primer lugar se produce un deterioro del aislamiento entre la pila y la carcasa del inyector. En segundo lugar, se produce una disminución de la resistencia y un cambio en la capacitancia, que puede ser un aumento o una disminución, dependiendo del diseño específico y del tipo de dispositivo.

Autor: Ingeniero de producto Bartłomiej Nowojowski