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

Para muchas personas resulta muy extraño comprobar que las mediciones realizadas con diferentes instrumentos pueden dar resultados que difieren en varias decenas de puntos porcentuales. ¿Se debe esto a la pésima precisión del instrumento? También puede ser así, pero el problema fundamental es el método de medición. En el siguiente texto, examinaremos la comprobación de los inyectores modernos desde el punto de vista eléctrico.

Muchos de los inyectores disponibles, a pesar de tener diferentes denominaciones y números, pueden dividirse en varios grupos con características similares. Esta observación se aplica no sólo a los parámetros eléctricos, sino también a los parámetros de control de dichas inyecciones (por ejemplo, tensión de refuerzo, corriente de mantenimiento). A partir de esta información, es posible determinar varios rangos de parámetros que se dan en los inyectores piezoeléctricos y electromagnéticos. Sin embargo, antes de poder presentar rangos de valores, es necesario presentar y sistematizar algunas noticias sobre la medición.

¡NOTA! Cuando revise los inyectores, tenga en cuenta todas las normas de seguridad asociadas a los sistemas de combustible del coche (que contienen gasóleo o gasolina a una presión considerable). Además, tenga cuidado con las altas tensiones de las señales de control o de prueba aplicadas a los inyectores.

INYECTORES ELECTROMAGNÉTICOS

Este tipo de inyector se acciona mediante un electroimán. Al regular la corriente que circula por la bobina de inyección, el controlador activa el mecanismo inyector. Esto conduce a la inyección de combustible, que 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, el funcionamiento de los inyectores es más complejo. Además, los circuitos electrónicos del controlador son diferentes. En este caso, la señal del controlador que llega a los inyectores suele generarse utilizando dos niveles de tensión: uno más alto, denominado de “alta tensión”. “boost” para tiempos de apertura más cortos y más bajos para una apertura sostenida.

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 (resistividad), existen opciones para medir la capacitancia y la inductancia. En la mayoría de los instrumentos, el fabricante intenta mantener un cierto compromiso entre el precio y las capacidades y gamas. Esto redunda en la versatilidad del aparato en cuestión, pero no permite mediciones precisas en los extremos de los rangos. Un ejemplo de este tipo de medición es la determinación de la resistencia. La mayoría de los multímetros en modo óhmetro realizan una medición suministrando al componente que se está midiendo una corriente de un valor conocido y leyendo la tensión que se producirá en el componente. Esto permite, mediante la conocida ley de Ohm R=U/I, calcular la resistencia. La alimentación y la medición se realizan a través de los mismos cables, lo que hace que la resistencia de los cables se incluya en el resultado total. Los medidores económicos permiten medir en el rango más bajo (a menudo 200, 400 o 600Ω) con una resolución de 0,1Ω. Los mejores bajan hasta 0,01Ω. Sólo los equipos de laboratorio o los dispositivos específicamente dedicados (miliohmímetros) permiten detectar cambios en el rango de 0,001 ó 0,0001Ω o menos. Esto se debe no sólo al precio sino también a la complicación de la propia medición. En un medidor que se supone que mide la resistencia con una resolución de 0,01Ω o mejor, ya debe tenerse en cuenta el efecto de la resistencia de las propias sondas. Esta resistencia es de 0,2 – 0,3Ω en los medidores más baratos. Los mejores lo tienen en el rango inferior a 0,1Ω. Además, como ya se ha mencionado, la resistencia de los hilos de cobre varía con la temperatura. Por ello, los medidores suelen disponer de una función que permite tomar como punto “0” la resistencia inicial de las sondas, lo que permite realizar mediciones más precisas. Eludir estos problemas, así como aumentar aún más la resolución de la medición, es posible utilizando otra técnica, la llamada “técnica del sensor”. medición de cuatro terminales llamada medición Kelvin. En pocas palabras, consiste en suministrar la corriente a medir con dos hilos y medir la caída de tensión a través del componente sometido a prueba con un segundo par de hilos. Una medición de este tipo ofrece resultados reproducibles a pesar de las variaciones de temperatura, longitud del cable, etc. Este método de medición es precisamente el que se utiliza en el SIT-12, lo que permite obtener un resultado que distingue resistencias tan pequeñas como 0,001Ω (es decir, 1mΩ).

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 que se está midiendo. En el SIT-12, hay dos frecuencias seleccionadas automáticamente para la gama:

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:

Segundo tipo similar EMBR00203D:

Hay que recordar que el cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo de 0,0039. Por ejemplo, esto significa que un cambio en la temperatura de la bobina de 70ºC (es decir, un valor típico entre 20ºC (la temperatura ambiente convencional) y 90ºC, es decir, la temperatura de funcionamiento del motor) aumentará la resistencia en un 27%. Lo que, para el inyector anterior, significa un aumento a alrededor de 0,255Ω. Semejante cambio de 0,2Ω a temperatura ambiente demuestra lo importante que es realizar las mediciones en condiciones similares. Muy a menudo, los valores de referencia se dan precisamente para temperaturas de 20 – 25 ºC.

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

Otro tipo es el ‘CRI 2-18’ y el modelo BOSCH 445110369:

Otro tipo con menor resistencia de la bobina del inyector es el “CRI 2-16 M2” y el modelo BOSCH 445110418:

Un inyector que tiene una bobina con mayor resistencia es DENSO y el modelo 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.

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. Los elementos bobinados cambian de posición como consecuencia de los cambios de temperatura. Miles de estos ciclos 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. Obviamente, controlar la temperatura del inyector retirado (mientras se calienta) es engorroso, pero es posible, como se ha mencionado antes, aprovechar el cambio de resistencia. Un aumento por un factor de 1,27 nos dará una estimación de que la temperatura del bobinado ha aumentado aproximadamente 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

El elemento de disparo de un inyector piezoeléctrico es una pila piezoeléctrica (a veces denominada incorrectamente “bobina piezoeléctrica”). La aplicación de voltaje provoca un cambio en la forma de la oblea y sus múltiples capas permiten mayores cambios dimensionales. La carrera de un actuador de este tipo es pequeña, pero puede producirse muy rápidamente, lo que permite dosificar con precisión el combustible a través del inyector. Los inyectores piezoeléctricos aparecieron por primera vez en los sistemas common rail y ahora también se utilizan para los 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” y modelo 445115064:

Juego de inyectores BOSCH tipo “CRI 3-18” y modelo 445116019:

Los datos anteriores muestran que, a pesar de la falta de medición de la resistencia de la pila de alta tensión con el dispositivo SIT-12, se puede señalar un fallo. Los inyectores que funcionan 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.

Resumiendo los resultados de las mediciones del piezoinyector, se puede distinguir una información fundamental:

1. El aislamiento es un parámetro muy importante debido al control de alta tensión de las pilas piezoeléctricas a través del controlador del motor. Valores medidos en el rango de 250V, inferiores a 300MΩ significan, según el resultado, daños o deterioro de las prestaciones y riesgo de fallo repentino.

   NOTA: Todas las mediciones de aislamiento son sensibles a la humedad. Por lo tanto, no deben medirse los inyectores que no hayan alcanzado la temperatura ambiente. El vapor de agua que se condensa en la carrocería combinado con la suciedad puede subestimar significativamente el resultado de la prueba de aislamiento. En particular, este efecto puede apreciarse en las mediciones a 500 V, cuando incluso una ligera risita en el cuerpo y luego realizar una prueba mostrará una caída del aislamiento a cientos de MΩ. Por supuesto, una vez evaporado, este efecto disminuye.

2. La resistencia de la pila para la gran mayoría de los tipos debe estar en el rango de 170 – 210 kΩ. Los inyectores DENSO se distinguen por un valor del orden de 1000 kΩ (1MΩ).
3. La capacitancia oscila entre 2 y 2,5µF para los inyectores fabricados por BOSCH. Para Siemens/VDO es de 3,3 – 3,5µF.
4. Cuando el elemento piezoeléctrico está dañado, el aislamiento entre la pila y la carcasa del inyector se deteriora. La segunda es una disminución de la resistencia y un cambio en la capacitancia (aumento o disminución – según el diseño y el tipo).

Autor: Ingeniero de producto Bartłomiej Nowojowski