Sistema De Inyección De Aire Secundario: Métodos De Aplicación Y Más

El sistema de inyección de aire secundario, es una estrategia de control de emisiones de vehículos introducida en 1966, en la que se inyecta aire fresco en la corriente de escape para permitir una combustión más completa de los gases de escape.

¿Qué es un sistema de inyección de aire secundario?

Un sistema de inyección de aire secundario es parte del sistema de emisiones de un vehículo. Se utiliza para reducir las emisiones durante los arranques en frío cuando el motor está funcionando con una mezcla rica de combustible para superar el efecto de enfriamiento en frío de los cilindros de combustión en frío.

Desafortunadamente, la mezcla rica de combustible no se quema completamente causando que parte del combustible no quemado salga con el escape y fluya hacia el convertidor catalítico.

El catalizador es responsable de quemar el exceso de combustible, pero primero debe alcanzar una temperatura de "apagado" de 400° F a 600° F. El gas de escape caliente es lo que hace que el catalizador alcance la temperatura de encendido. Una vez allí, el convertidor catalítico necesita oxígeno extra para quemar el combustible no quemado. Ahí es donde entra en juego un sistema de inyección de aire secundario.

¿Qué es la bomba de inyección de aire secundario?

En los vehículos más antiguos, la bomba de reacción de inyección de aire secundaria (AIR) era accionada por correa, pero muchos de los modelos más recientes eran de última generación.

utilizan una bomba eléctrica de aire. La bomba de aire y las válvulas de conmutación de aire son controladas por el PCM. Durante un arranque en frío, el PCM puede esperar hasta que el convertidor catalítico alcance la temperatura de salida de la luz, determinada por las lecturas de actividad del sensor de oxígeno aguas abajo, y luego activar la bomba de aire para forzar la entrada de aire exterior en el colector de escape o directamente en el convertidor catalítico.

¿Cuáles son los componentes de un sistema de inyección de aire secundario?

Un sistema de inyección de aire secundario requiere una bomba aire y válvulas de conmutación unidireccionales. Las válvulas permiten que el aire bombeado fluya hacia la corriente de escape o directamente al convertidor catalítico, a la vez que evitan el reflujo del escape a través de la bomba cuando ésta no está funcionando. Las válvulas de conmutación de aire pueden ser accionadas por motores de vacío o electroválvulas.

¿Cómo funcionan el sistema de inyección de aire secundario y la bomba aire?

Durante un arranque en frío, el PCM monitorea el sensor de temperatura del refrigerante del motor y los sensores de oxígeno aguas arriba y aguas abajo para detectar si se debe encender la bomba de aire. Si la temperatura del motor es inferior a 195°, el PCM determina que el motor está "frío" y manda una mezcla rica de combustible.

Los sensores de oxígeno tienen calentadores internos que los llevan rápidamente a la temperatura de funcionamiento. Una vez que el convertidor catalítico alcanza la temperatura de apagado de la luz, el PCM comienza a recibir señales de contenido de oxígeno aguas abajo.

En ese momento, acciona el relé de la bomba aire para conmutar la alimentación de la bomba (la bomba eléctrica consume mucha corriente, por lo que necesita un relé para conmutar la alimentación). Al mismo tiempo, ordena la apertura de la válvula de conmutación y permite que el aire bombeado entre en la corriente de escape.

A continuación, el PCM inicia un temporizador. El sensor de O2 debe mostrar una condición de inclinación debido al aire extra en la corriente de escape y debe mostrar la condición de inclinación dentro de un cierto marco de tiempo. Si no ve la condición de pobre, eso indicaría un problema con el relé de aire, la bomba o la válvula de conmutación y el PCM establece un mal funcionamiento del sistema de inyección de aire secundario P0411 (bajo flujo o sin flujo).

El PCM activa el relé de aire conectando a tierra la bobina de control en el relé de aire. Al conectar a tierra la bobina de control, el PCM espera ver una caída de voltaje de casi 0. Si no obtiene esos resultados, establece un mal funcionamiento del circuito secundario de aire P0412 si encuentra uno. El problema puede ser un fusible quemado, un relé defectuoso o un circuito abierto.

Métodos para aplicar el sistema de inyección de aire

Inyección de aire bombeado
Los sistemas de inyección de aire bombeado utilizan una bomba de paletas llamada bomba de aire, o coloquialmente "bomba de smog" girada por el motor a través de una correa o motor eléctrico.

La entrada de aire de la bomba es filtrada por una rejilla giratoria para excluir partículas de suciedad lo suficientemente grandes como para dañar el sistema. El aire es suministrado bajo una ligera presión al punto de inyección. Una válvula de retención evita que los gases de escape vuelvan a pasar por el sistema de inyección de aire, lo que podría dañar la bomba y otros componentes.

El contenido de combustible bruto de escape de los motores carburados tiende a aumentar cuando el conductor suelta repentinamente el acelerador. Para prevenir los efectos sorprendentes y potencialmente dañinos de la combustión explosiva de este combustible crudo, se utiliza una válvula desviadora.

Esta válvula detecta la fuerte disminución del vacío en el colector de admisión como resultado del cierre repentino del acelerador, y desvía la salida de la bomba de aire a la atmósfera. Por lo general, este aire desviado se dirige al filtro de aire del motor o a un silenciador separado para amortiguar el ruido objetable de la bomba.

Inyección de aire aspirado
La inyección de aire también puede lograrse aprovechando los impulsos de presión negativa en el sistema de escape en el ralentí del motor. Una válvula de láminas sensible llamada válvula de aspiración se coloca en la bomba de inyección de aire, que aspira el aire directamente del lado limpio del filtro de aire.

Durante el ralentí del motor, breves pero periódicos pulsos de presión negativa en el sistema de escape atraen aire a través de la válvula de aspiración y hacia el flujo de escape en el convertidor catalítico.

Este sistema, comercializado como Pulse Air, fue utilizado por American Motors, Chrysler y otros fabricantes a partir de la década de 1970. El aspirador ofrecía ventajas en cuanto a coste, peso, embalaje y simplicidad en comparación con la bomba, pero el aspirador sólo funciona al ralentí, por lo que admite una cantidad significativamente menor de aire dentro de una gama significativamente más estrecha de velocidades del motor en comparación con una bomba.

Este sistema se sigue utilizando en los motores modernos de las motocicletas, por ejemplo, el AIS (Air Injection System) de Yamaha.

¿Qué falla con una bomba aire y las válvulas de conmutación aire?

Cada vez que se comprime un gas, se calienta y el aire exterior no es una excepción. En condiciones de humedad, la compresión puede hacer que la humedad del aire se condense contra la estructura de la bomba de metal frío y provocar corrosión interna.

El agua también puede corroer e impedir el funcionamiento de las válvulas de conmutación aire. La corrosión continua puede causar que la bomba de aire y las válvulas de conmutación se atasquen, momento en el cual deben ser reemplazadas.

En los vehículos con motor de gasolina, la inyección de aire secundario es un método probado para reducir las emisiones de sustancias nocivas durante el arranque en frío. Un motor de gasolina necesita una "mezcla rica" para un arranque en frio fiable.

Esto significa que la mezcla de combustible/aire contiene exceso de combustible. Como resultado, se producen grandes cantidades de monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados durante el arranque en frío.

Dado que el control de emisiones del sensor de oxígeno y el catalizador aún no han alcanzado su temperatura de funcionamiento en el momento de esta fase, estos componentes nocivos de los gases de escape pueden escapar al medio ambiente si no se vuelven a tratar.

Para evitarlo y reducir las sustancias nocivas durante el arranque en frío, el aire ambiente que contiene altos niveles de oxígeno ("aire secundario") se inyecta en el colector de gases de escape directamente después de las válvulas de escape mediante el sistema de aire secundario.

Esto provoca la post-oxidación ("post-combustión") de las sustancias nocivas, creando dióxido de carbono y agua inofensivos. El calor generado como resultado de este proceso también calienta el convertidor catalítico y reduce el tiempo necesario para que el control de emisiones del sensor de oxígeno comience a funcionar.

El sistema de aire secundario comprende la bomba de aire secundario y las válvulas de aire secundario.

Seguridad

Los fallos en el sistema de aire secundario se manifiestan a menudo en forma de ralentí oscilante o de silbidos durante el arranque en frío. Están señalizados por la luz indicadora del motor que se enciende. El vehículo a menudo cambiará a operación de emergencia (rendimiento reducido). Sólo un taller puede subsanar fallos que afecten a un sistema de aire secundario.

Protección del medio ambiente

La inyección de aire secundario es el método más importante para reducir las altas concentraciones de monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados durante el arranque en frío. Como tal, contribuye de forma esencial a minimizar las emisiones de sustancias nocivas en esta fase y a garantizar el cumplimiento de las normas de emisión vigentes.

Depreciación

El sistema de aire secundario es un sistema del vehículo libre de mantenimiento. Sin embargo, si se superan los intervalos de mantenimiento, las condiciones extremas de funcionamiento, los daños en la preparación de la mezcla o en el encendido y el uso de aceites y combustibles de motor de mala calidad pueden provocar la suciedad y el atascamiento de las válvulas de aire secundarias.

Un sistema de aire secundario en perfecto estado de funcionamiento es un requisito previo para superar la prueba de gases de escape realizada en el marco de la inspección técnica.

Ventajas del sistema de inyección de aire secundario

• Buena atomización gracias a la gran presión.
• Se pueden inyectar combustibles pesados y viscosos.
• La bomba de combustible es necesaria para desarrollar una presión pequeña.

Desventajas del sistema de inyección de aire secundario

• Requiere una compresión multietapa de alta presión.
• Se requiere un elevador mecánico separado para operar el valor del combustible.
• Se puede producir sobrecalentamiento y quemaduras.
• Baja presión de salida.
• La válvula de combustible puede estar pegajosa.