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martes, 29 de junio de 2010

Diseño e Implementación de un Simulador para un Motor de Inyección Electrónica Multipunto bajo Plataforma LabVIEW

Víctor Amaris Di filippo_vamarisd@misena.edu.co

Resumen — Este trabajo describe el diseño e implementación de un simulador para un motor de inyección electrónica multipunto bajo plataforma LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering workbench); la presente investigación permite realizar un software de simulación por computador que permite guiar al instructor o a los aprendices en el área de mecatrónica automotríz del SENA Regional Cesar, identificar fallas comunes en la operación de un motor y el comportamiento al modificar una variable, como paso previo a la práctica. La realización del simulador contribuirá de gran manera en los procesos de aprendizaje y reconocimiento de fallas, debido a que el usuario puede interactuar y observar el comportamiento de los actuadores respecto a los sensores, mediante un entorno virtual y grafico la operación de la inyección electrónica en los motores multipunto.

Palabras claves— software, simulación, LabVIEW, sensores, actuadores, multipunto, inyección electrónica.


I. INTRODUCCION

La acelerada transformación que en todos los órdenes se producen en el mundo de hoy, exigen una educación cada vez más actualizada, dinámica e ingeniosa. Es por esto que la formación integral básica, técnica y tecnóloga del aprendiz precisa la integración de tecnologías de la información como estrategia de formación pertinentes para el logro de los objetivos que plantea la entidad.

Dentro de esta dinámica instruccional se fundamenta el Diseño y la implementación en software del simulador, el cual aparece como una herramienta útil al desarrollo del aprendizaje compartido instructor/aprendiz y vinculados ambos en una enseñanza para todos; este proceso de formación, con seguridad me permite ayudar a los estudiantes y/o aprendices, a lograr sus metas académicas, a realizar sus prácticas con gran facilidad y con el tiempo ayudarlo a desempeñar su trabajo.

El resto del artículo es organizado así. La sección II describe el vi (virtual instrument) principal del simulador; la sección III permite ver el comportamiento del motor de cuatro tiempos; la sección IV ilustra el vi del instructor; la sección V representa el vi del aprendiz; en la sección VI se observa el vi del escáner; la sección VII muestra los resultados y la sección VIII las conclusiones.

II. VI PRINCIPAL DEL SIMULADOR

La pantalla principal del simulador para un motor de inyección electrónica multipunto queda representada como se ilustra en la figura 1. Este vi es el que le permite el acceso al instructor o/y aprendiz a los demás vi; también se encuentra un botón de ayuda que indica el manual de usuario y el botón de salir para detener el funcionamiento del simulador.

Figura 1. Pantalla principal Simulador Motor (panel frontal).


III. VI MOTOR DE CUATRO TIEMPOS.

En este vi (virtual instrument) es donde se le permite al aprendiz del SENA observar el comportamiento del motor de cuatro tiempos, que es un motor que transforma la energía química de un combustible en energía calorífica, que a su vez proporciona la energía mecánica necesaria para mover el vehículo. Los cuales son: Admisión (es el que permite que se llene de mezcla de aire y gasolina en forma de gas), Compresión (los gases se comprimen hasta dejar reducido su volumen al de la cámara de compresión, adquiriendo una presión y una temperatura ideal para producir la explosión), Explosión (salta una chispa en la bujía, se inflaman los gases y aparece un considerable aumento de presión, pues en él se consigue la fuerza que realmente moverá al vehículo) y Escape (durante este tiempo se produce la expulsión de los gases quemados en la explosión).

También el aprendiz puede ver como es la relación de la aceleración con la velocidad y las RPM (revoluciones por minuto) en el motor de inyección electrónica multipunto, tal y como se ilustra en la figura 2.

Figura 2. Motor de cuatro tiempos (panel frontal).


IV. VI INSTRUCTOR

A este vi (virtual instrument) solo tiene acceso el instructor debido a que está protegido por contraseña, y es el encargado en la selección de sensores escoger cualquiera de los ocho sensores a simular; los cuales se nombran a continuación:

  • (CKP) Sensor de Posición del Cigüeñal.
  • (CMP) Sensor de Árbol de Levas.
  • (CTS) Sensor de Temperatura del Refrigerante.
  • (MAF) Sensor de Flujo de Aire.
  • (MAP) Sensor de Presión Absoluta del Múltiple.
  • (O2) Sensor de Oxigeno ó Sonda Lambda.
  • (TPS) Sensor de Posición de la Mariposa.
  • (VSS) Sensor de Velocidad en Carretera.
También es el responsable de programar cualquiera de las cuatro fallas presentes en el software de simulación, como se ilustra en la figura 3.

NOTA: cabe resaltar que solo se puede programar una falla por sensor, debido a que si se selecciona más de una falla ó avería, no se puede observar la alteración en el comportamiento de la señal de los sensores.

Figura 3. Vi del Instructor (panel frontal).

V. VI APRENDIZ

Aquí en este vi (virtual instrument) el aprendiz SENA de la regional Cesar, tiene que identificar cual de los sensores es el que tiene la falla programada y cuál de las cuatro fallas que se muestran en la pantalla del panel frontal, es la asignada por el instructor.

El aprendiz antes de hallar la falla programada por el instructor tiene que comprobar con el multímetro tres mediciones que son esenciales para establecer el diagnostico del sensor, como son:
  • Medir el voltaje en el terminal de alimentación.
  • Medir el voltaje en el terminal de masa ó tierra del sensor.
  • Medir el voltaje en el terminal de señal de la E.C.M (Unidad Central Electrónica ó computadora del vehículo).
También el aprendiz tiene que observar que no hallan alteraciones en el comportamiento de la señal de salida y que esta sea la adecuada, mediante el osciloscopio. Este vi tiene un menú desplegable de sensores, un botón de enviar falla el cual le dará la calificación obtenida, otro botón principal que lo enviara a la pantalla principal del simulador una vez haya dado click sobre él, tal y como se ilustra a continuación en la figura 4.

Figura 4. Vi del Aprendiz (panel frontal).

VI. VI ESCANER


Figura 5. Vi del Escáner (panel frontal).

El vi (virtual instrument) del escáner es donde se pude apreciar la simulación de las señales de los diferentes sensores (mencionados anteriormente en el vi del instructor), también se simula la señal del actuador para este caso en particular se realizara la simulación del inyector de voltaje multipunto. Ya que es aquí en este vi donde se muestra como es la relación en la variación de las señales de los sensores y actuadores al aumentar o disminuir la aceleración (rango de 0 a 100% en un valor de porcentaje); la figura 5 ilustra el vi del escáner.


VII. RESULTADOS

Para evaluar el desempeño de las simulaciones implementadas en el software se desarrollo una interfaz gráfica en LabVIEW 8.0, el cual permite cargar datos adquiridos de las señales de los sensores de un motor de inyección electrónica multipunto. El simulador, está basado en la integración de simulaciones reales dentro del proceso de un motor de inyección electrónica, este sistema provee las bases óptimas para transferir el conocimiento del ambiente de formación a la vida real en la entidad requerida (SENA).

Es por ello que debido a la necesidad de centralizar las operaciones, LabVIEW se vuelve un software muy atractivo eficiente para la entidad actual, es por eso que finalmente se vuelve un beneficio inmejorable la posibilidad de tener cercanía con el software para los aprendices del SENA Regional Cesar.

A continuación se observara la forma de la señal mostrada en la pantalla del simulador, en comparación con la de un motor para un vehículo GOLF 1.6SR, el cual es el resultado que se han obtenido en la realización de la prueba tomando como ejemplo al sensor MAP (Sensor de presión Absoluta del múltiple); es la siguiente:

Figura 6. Comparación de la señal del sensor MAP.


VIII. CONCLUSIONES

Se desarrollo un simulador de fallas de motores de inyección electrónica multipunto en lenguaje de programación LabVIEW, que brinda simulaciones instruccionales de enseñanza computacional. Sin duda, a través del desarrollo del simulador es que tengo la certeza de que la incorporación de LabVIEW como herramienta de trabajo para los aprendices de mecatrónica automotriz, motores a gasolina y gas es sin dudarlo un gran aporte a nivel técnico, tecnológico y una puerta de entrada a un nuevo mundo, en el Centro de Operación y Mantenimiento Minero (COMM) del SENA de la Regional Cesar.


REFERENCIAS

[1] ARIZTIZABAL, Rogers. Diseño Y Construcción De Un Sistema Electrónico De Información Y Monitoreo De Un Automóvil. Proyecto de grado. Pamplona, 2006.161 p. Universidad de Pamplona. Facultad de Ingenierías y Arquitectura.

[2] BENDER D, Hockenheim. PROGRAMA DE APRENDIZAJE DE GESTION DEL MOTOR (CBT). Versión 1.0.2 (abril 2001).

[3] BUSTILLO, Jose M, Cise Electronics Corp; 12920sw 128 thstreet

[4] NATIONAL INSTRUMENTS. Labview 7.1 Programación Gráfica para el Control de Instrumentación, NATIONAL INSTRUMENTS. U.S.A. 2da. 1992.

[5] NIGRO, Norberto. Un Ejemplo de la Enseñanza Asistida por Computadoras. Un Simulador de Motor de Combustión Interna. Santa Fé, Argentina: Universidad Nacional del Rosario. Disponible en: www.fceia.unr.edu.ar/fceia1/mecanica/Automotores/simulador_motor_teoria.pdf.

[6] SUZUKI. Suzuki Swift Service Manual 1300GT I. Japon: Suzuki Motor Co Ltd, 1988.

5 comentarios:

  1. hola soy jannier redondo polo ingeniero electronico y me parece muy completo e interesante el simulador de motor de inyeccion electronica. me gustaria saber mas del tema

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  2. Hola, soy profesor de una escuela técnica con orientación en automotores de la Patagonia, me gustaría obtener su simulador demo para nuestros estudiantes. http://artico.dyndns-server.com/
    Gracias

    ResponderEliminar
  3. Hola, también soy profesor de una escuela técnica, pero de Tucuman, con orientación en automotores; me gustaría obtener su simulador demo para nuestros estudiantes. Mi mail es: jccasal1@yahoo.com.ar
    P.D.: No se porque aparezco como KatelinArdathJerrold, pero bue. . ., es la informática.
    J.C.Casal

    ResponderEliminar
  4. hola me interesa mucho este programa como puedo tener una demo el_rendy@hotmail.es

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