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Técnicas para el diagnóstico automotriz Parte 2: La compresión del motor

Compresion dentro de cilindro

Continuando con el proceso de diagnóstico, ahora nos vamos a adentrar en algunas técnicas un poco más sofisticadas que tienen que ver con la compresión del motor. Si aún no has leído la parte 1 de esta serie de artículos, te recomiendo que vayas ahora mismo y luego vuelvas por acá.

La compresión relativa del motor

La compresión del motor se suele pasar por alto en muchos procesos de diagnóstico. Si bien es cierto que el estado interno del motor no tiene mucho que ver con algunos códigos de falla, como uno relacionado con el sistema EVAP por ejemplo, hay muchos otros que sí. Concretamente, todos los problemas asociados al arranque del motor, eficiencia de combustible, misfires, eficiencia del convertidor catalítico, entre otros, tienen mucho que ver con la salud interna del motor.

Un motor sin compresión no arranca, o le cuesta mucho hacerlo.

compresión relativa
Compresión relativa

La buena noticia es que podemos determinar el estado interno de un motor sin desarmar nada. De esto trata el estudio de la compresión relativa. En este artículo podrás encontrar mucha información sobre este tema, pero aquí te dejaremos también un pantallazo del asunto.

Existen muchas herramientas en el mercado que te pueden hacer este análisis, pero yo te recomiendo que uses Diagnosis-tools, esta herramienta que nosotros mismos hemos creado para ayudarte con tu diagnóstico.

Lo que hace un estudio de la compresión relativa es comparar la compresión de los cilindros entre ellos, mas no te da la compresión absoluta de cada cilindro. De ahí el término ‘relativa’.

¿Cómo lo hace?, midiendo la corriente que toma el motor de arranque en la etapa de cranking. Cuanto mayor sea la compresión de un cilindro, mayor será el esfuerzo que deba hacer el motor de arranque para comprimirlo, y por lo tanto mayor la corriente que toma de la batería. Midiendo entonces la corriente con una pinza amperimétrica, podremos tener un índice de la compresión de cada cilindro.

corriente en compresión relativa

Como ves, necesitas de un osciloscopio para observar esta corriente de arranque en función del tiempo. Sin embargo, existen equipos en el mercado que te dan la compresión relativa de los cilindros sin mostrarte la corriente de arranque, que en definitiva no es el dato de interés.

Es este estudio 100 % efectivo en todos los casos?, no. Imagínate un motor que tenga todos sus cilindros con baja compresión, digamos con un desgaste parejo en todas las camisas. El análisis de compresión relativa te va a dar 100 %, en todos los cilindros, ya que todos tienen la misma compresión.

En este artículo tienes todas las ventajas y desventajas.

4 tiempos

Por eso es muy útil también en este estudio saber las RPM del motor cuando este está arrancando. Un motor con grandes depósitos de carbón en sus cilindros hará que la velocidad de arranque sea más baja que si no los tuviera. Y, por otro lado, un motor con una baja compresión pareja en todos sus cilindros, hará que la velocidad de arranque sea sensiblemente alta.  Haz la prueba tú mismo, retira todas las bujías de los cilindros (como si simularas una fuga de compresión), dale arranque al auto y observa las RPM durante esta etapa. Luego coloca las bujías en su lugar y repite el proceso. ¿Son distintas las RPM cierto?

Si bien este análisis compara la compresión de los cilindros entre sí, una vez que adviertes que uno de ellos tiene una compresión más baja que el resto, puedes recurrir a tu manómetro para investigar más a fondo que pasa en ese cilindro.

Cuanto debe ser la compresión del motor

La compresión normal de un motor no es un tema menor. La compresión de cada vehículo varía entre cada marca y modelo. Para conocer que compresión debería tener tu motor deberías recurrir a un manual o a Internet, pero como referencia si quieres, podríamos decir que 180 PSI es un valor adecuado.

compresimetro  o compresometro automotriz

En este artículo tienes mucha más información sobre cómo medir la compresión de los cilindros. Cuando realizas esta medida de compresión, siempre es recomendable comparar las lecturas de todos los cilindros, no solo del que sospechas que tienen el problema. Imagínate que tienes un problema de compresión debido a un problema en el árbol de levas de un determinado banco. Al comparar las lecturas de cilindros en distintos bancos, ya podrías determinar que la causa del problema son las válvulas de dicho banco y no de los cilindros en sí mismos, si es que tienes buena compresión en un banco y mala en el otro. Un problema de este estilo te podría estar generando un código de falla de mezcla rica en el banco con baja compresión.

codigo de falla P0172

La presión dentro del cilindro. La compresión del motor en detalle

Ahora que ya sabes la compresión relativa de los cilindros y la compresión absoluta de cada uno de ellos, puedes meter la lupa en donde veas que puede estar el problema. Para llevar a cabo esta medida es necesario utilizar un transductor de presión y ver la forma de onda en un osciloscopio. En este artículo podrás encontrar información más detallada sobre esto, por lo que aquí no aunaremos en detalles.

presion dentro del cilindro

Uno de los primeros chequeos básicos en este tipo de prueba es verificar la presión máxima que se lee en la curva de presión, y compararla con aquella que leíste en el paso anterior (presión durante el arranque vs presión en ralentí). Para realizar estas pruebas es necesario que la sonda de presión no tenga válvula de retención, o válvula Schrader, ya que esta es la que se encarga de retener la máxima presión producida de forma de mostrar esta lectura en el medidor. Nosotros no queremos determinar la máxima compresión en este momento, sino que queremos más bien la compresión media cuando el motor funciona al ralentí.

valvula Schrader

Como regla general, la compresión medida en un cilindro cuando el motor esta al ralentí debe rondar el 50% de aquella medida durante el arranque. Es decir, si la máxima compresión durante el arranque fue de 200 PSI (la que mediste con tu manómetro) deberías esperar una compresión media de 100 PSI cuando el motor funciona en ralentí (Idle). Es decir, el pico de la gráfica anterior debe ser de 100 PSI aproximadamente. Luego puedes aumentar las revoluciones del motor a 2000 RMP y esperar que la misma sea más grande, digamos 120 PSI. Finalmente, podrías tomar una lectura cuando das un golpe a la mariposa (WOT-Wide Open Thorttle) , en cuyo caso la lectura debería estar cerca del 90% de la lectura durante el arranque (200 x0.9= 180 PSI).

Recuerda comparar varios cilindros, y siempre ten en cuenta realizar  estas pruebas solo si la falla que estas diagnosticando tiene que ver con la performance del motor.

Como ves, si dispones de un osciloscopio y el programa adecuado para analizar los datos, esta tarea será mucho más fácil. Te recomiendo que le eches un vistazo a Diagnosis-tools, ya que le hemos diseñado justamente para ayudarte con estas tareas.

Diagnosis-tools

Análisis detallado de la compresión del motor

Con el uso del transductor de presión y un osciloscopio, no solo podremos chequear la máxima presión en el cilindro, sino analizar en más detalle la curva de presión para diagnosticar otras fallas. De hecho, el potencial de esta herramienta radica en justamente eso. Mira la gráfica siguiente.

presion curva de

Esto representa la presión del cilindro a medida que el mismo va atravesando sus cuatro fases, expansión, escape, admisión y compresión, proceso que tarda 2 vueltas de cigüeñal o 720º en un motor de 4 tiempos, que seguramente sean con los que trabajando en nuestro taller.

En el punto A se abren las válvulas de admisión, el pistón entra en su fase de admisión y esto hace que la presión dentro del cilindro baje. En el punto B se cierran las válvulas de admisión, el pistón entra en su fase de compresión y la presión sube. El punto C es lo que se conoce como TDC (Top dead center) y es cuando el cilindro alcanza su máxima compresión. Una vez que el cilindro comienza a bajar hasta su punto muerto inferior, la presión baja. El punto D es cuando se abre completamente la válvula de escape y el cilindro entra en su fase de escape.

Si bien el osciloscopio muestra los datos de presión en función de tiempo, siempre se trasladan los mismos al dominio del ángulo (crank angle), dado que se comprenden mejor los 4 estados del cilindro.

Si quieres más detalles sobre este análisis visita este artículo, pero lo más importante acá es observar que con este tipo de prueba se pueden diagnosticar problemas de válvulas atascadas, correas de tiempo corridas, catalizadores tapados, etc.

A modo de ejemplo, la pendiente de la curva en la fase de compresión debería ser simétrica respecto a la línea vertical trazada desde el punto C. Si no lo es, esto estaría acusando un problema de compresión en dicho cilindro.

Son muchas más las fallas que puedes diagnosticar analizando esta curva de presión. Solo necesitas del transductor, un osciloscopio y una herramienta de análisis como Diagnosis-tools.

Diagnosticando problemas de sincronismo

Usando un canal más del osciloscopio, podríamos analizar la curva de presión junto con el disparo de la bobina, y sacar datos sumamente interesantes.

avance de encendido

Como es sabido, el disparo de la chispa en un cilindro no ocurre justo cuando el pistón está en su punto muerto superior (TDC), sino unos grados antes, lo que se conoce como avance de encendido. Incluyendo en el osciloscopio la señal de disparo de la bobina junto con la curva de presión, se puede determinar el valor real de este avance de chispa. Ver figura anterior.

PID 14

Por otro lado, un escáner OBD2 entrega en uno de sus PIDS, el PID 14, el avance de encendido que la ECU determina en cada momento, en función de la carga del vehículo, RPM, entre otros parámetros de funcionamiento. Entonces, comparando el valor real que vemos en el osciloscopio contra el valor que nos entrega el escáner en el PID 14, podemos determinar problemas de sincronismo, ya sea debido a una rueda dentada rota o un problema en los balanceadores. ¿Asombroso cierto?

Veamos qué más podemos diagnosticar con la curva de la compresión del motor

Diagnóstico de árbol de levas

arbol de levas mal

En la figura anterior se ve como existe un pico de presión en la fase de escape del pistón. Esto sin duda es anormal, pero a qué se debe?  Esto que vemos  sucede en un solo cilindro, en todos los cilindros del mismo banco, o en todos los cilindros del  motor?

Si esta forma de onda solo se da en un cilindro, entonces estamos frente a un problema de que dicha válvula de escape se está cerrando antes de tiempo, provocando esa subida repentina en la presión. Recordemos que, en la etapa de escape, la válvula de escape debería estar abierta dejando escapar los gases, y ecualizando la presión dentro del cilindro con la presión atmosférica.

Si en cambio, esta forma de onda se da en todos los cilindros del mismo banco el problema ya no sería una válvula o su respectiva leva, sino el árbol de levas completo, o bien el escape obstruido solo en ese banco.

Por último, si la forma de onda se da en todos los cilindros ya podríamos pensar en un problema en la cadena de tiempo, todo el escape obstruido (en el catalizador por ejemplo), o ambas cosas.

Como ves, contar con esta herramienta de análisis es de mucha utilidad cuando tienes un código de falla asociada un problema de performance de tu motor (no arranca o le cuesta, mala eficiencia de combustible, se apaga, tiembla, etc).

La prueba de fuga en los cilindros

Mediante una prueba de compresión ya pudimos determinar el problema y quizás tengamos una buena pista de su causa. Si realizas ahora una prueba de fuga de cilindros podrás asegurarla.

fuga de cilindros

Básicamente, una prueba de fuga de cilindros consiste en introducir aire a presión por la cámara de combustión y observar por donde se escapa el aire, así de sencillo.

Debes colocar el cilindro bajo prueba en su punto muerto superior (TDC). En este punto sabes que ambas válvulas, admisión y escape, deben están cerradas ya que es cuando se produce el salto de chispa (en realidad se produce algunos grados antes..). Si al inyectar el aire a presión escuchas que el mismo se escapa por el cuerpo de mariposa, entonces la válvula de admisión no está sellando correctamente. Si en cambio, escuchas el aire salir por el tubo de escape, es la válvula de escape la que no está operando correctamente. Por último, si escuchas el aire por el tapón del aceite (el tapón del cárter superior), es que el aire se está metiendo por el cilindro y tienes un problema con los anillos.

Espero que te haya gustado este articulo. Nos vemos pronto.