Curso automotriz II

SISTEMA DE INYECCIÓN DIÉSEL CONVENCIONAL

Objetivo: Estudiar los sistemas de inyección DiéselConvencional.

SISTEMA DE INYECCIÓN DIÉSEL CONVENCIONALHISTORIA

La historia de este motor comienza en el año 1897,cuando Rudolf Diesel crea el primer motor decombustión funcional.Es en los años 20 cuando el problema presión esresuelto por Robert Bosch, que perfeccionó la bombade inyección, permitiendo el uso del motor Diesel endiversos vehículos.En la década de los años 30, comienza a ser aplicadocon fines militares. En los 80 popular entre el publico.Actualmente se está produciendo una tercerarevolución en los motores Diesel de la mano del grupoFiat y su tecnología Multijet.


Tiene la misión de elevar la presión e inyectar elcombustible en la cámara de combustión.


Los elementos que lo componen: Bomba de combustible. Filtro de combustible. Bomba de inyección con regulador y variador de

avance. Porta – inyector. Inyector.

MODO Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El combustible es aspirado del depósito por la bombade combustible, la bomba impulsa entonces a través deun filtro de combustible a la cámara de aspiración de labomba inyectora. La bomba inyectora impele elcombustible a través de los inyectores que le proyectanen las cámaras de combustión de los distintoscilindros.El combustible suministrado por la bomba deinyección llega a la parte superior del inyector ydesciende por el canal practicado en la tobera o cuerpodel inyector hasta llegar a una pequeña cámara tórica...


situada en la base, que cierra la aguja del inyectorposicionado sobre un asiento cónico con la ayuda deun resorte, situado en la parte superior de la aguja, quemantiene el conjunto cerrado.El combustible sometido a una presión muy similar ala del tarado del muelle, levanta la aguja y es inyectadoen el interior de la cámara de combustión.Cuando la presión del combustible desciende, porhaberse producido el final de la inyección en la bomba,el resorte devuelve a su posición a la aguja sobre elasiento del inyector y cesa la inyección.


1. LA BOMBA DE COMBUSTIBLE La bomba de combustible, que casi siempre estáconstituida a modo de bomba de émbolo ó depaletas, tiene la misión de conducir el combustible ala bomba inyectora a una presión aproximada de 1bar.


2. FILTRO DE COMBUSTIBLE Son generalmente dos filtros de combustible (bastoy fino), sirve para evitar que las impurezas lleguen ala bomba de inyección y a los inyectores.


3. BOMBA DE INYECCIÓN La bomba de inyección tiene la misión de entregar elcombustible a alta presión a los inyectores que luegoinyectarán a las cámaras de combustión de losdistintos cilindros del motor.


4. REGULADOR Un motor Diesel tiene que tener un ralentí uniformecon objeto de que no se pare. Además de esto nodebe sobrepasar el número máximo admisible derevoluciones. Puede trabajar en función del númerode revoluciones del motor o de la presión del tubo deaspiración.


5. INYECTOR El inyector debe inyectar el combustible que le llegaa alta presión de la bomba de inyección, en lacámara de combustión. La misión de los inyectoreses la de realizar la pulverización de la pequeñacantidad de combustible y de dirigir el chorro de talmodo que el combustible sea esparcidohomogéneamente por toda la cámara de combustión.

TIPOS DE INYECTORES

Fundamentalmente existen dos tipos:1. INYECTORES DE ORIFICIOS

Se emplea en motores con inyección directa ya quecon él se obtienen gotas finas de combustible. Lapresión en la abertura del inyector se hallacomprendida entre 159 bar y 250 bar; a mayorpresión el diámetro de gota es más pequeño, a éstediámetro se le llama el diámetro de sauther.

TIPOS DE INYECTORES

2. INYECTORES DE ESPIGASe utilizan en motores con cámara de pre –combustión y cámara de turbulencia. La presión enla abertura del inyector se halla comprendida entre110 y 135 bar. Mediante la variación de la forma ymedidas de tetón puede modificarse el chorroinyectado.

MANTENIMIENTO DE LOS INYECTORES DIESEL

Un inyector defectuoso puede dañar el electrodo de labujía de incandescencia.Los síntomas de suciedad o desgaste de los inyectoresson la emisión de humo negro en el escape, fuertegolpeteo del motor, pérdida de potencia,sobrecalentamiento, fallos de encendido y mayorconsumo de combustible.

MANTENIMIENTO DE LOS INYECTORES DIESEL

Pruebas de los inyectores :

A. Prueba de presión de apertura.B. Prueba de la presión de inyección.C. Prueba de la caída de presión (desgaste interno del

inyector produciendo fugas internas).D. Prueba de la pulverización y ángulo de salida del

combustibleE. Prueba de hermeticidad y estanqueidad

DESMONTAJE Y MONTAJE DE LOS INYECTORES

A. Compruebe que esté libre de grasa y suciedad.B. Afloje los racores de conexión de la tubería de

combustible al inyector.C. Desacople las conexiones de retorno del inyector.D. Afloje estos elementos graduales y uniformemente

para no deformar el inyector.E. La estanqueidad entre éstos y la tapa se consigue

por medio de una arandela de cobre. Estasarandelas deberán renovarse cada vez que sedesmonte el inyector.

DESMONTAJE Y MONTAJE DE LOS INYECTORES

F. Tapone el extremo de todas las tuberías decombustible desconectadas para evitar que entresuciedad.

G. Limpiar meticulosamente los alojamientos de losinyectores antes de volver a montar

H. Cualquier partícula de suciedad que quede en elalojamiento puede ocasionar fugas de compresión,

NOTA: Si se observa que el inyector presenta unatonalidad azulada por haberse sobrecalentado o si elasiento presenta un aspecto mate en vez de brillante,no intentar repararla .

3.3. BOMBA DE INYECCIÓN

La bomba de inyección (BI) tiene la misión de entregarel combustible a alta presión a los inyectores. Lacantidad que se inyecta de acuerdo con la carga delmotor, deberá poderse dosificar exactamente. Tambiénel momento de la inyección deberá poderse adaptar alas condiciones de servicio del motor. Las BI puedenser:1. BI lineal.2. BI Rotativa3. Inyectores bomba (Inyector unitario)

BOMBA DE INYECCIÓN

3.3.1. BOMBA DE INYECCIÓN LINEAL

1. Constitución y modo de funcionar:La BI es una bomba de émbolo compuesta de tantoselementos como cilindros tenga el motor. Los distintoselementos son accionados por un árbol de levasdispuesto en el cuerpo de la bomba, a través de taquésde rodillos.Todo elemento de bomba está compuesto por uncilindro y un émbolo ajustado con un juego de dos atres milésimas de milímetro. Este ajuste es tan fino,que viene obligado por las elevadas presiones queintervienen.


Por dos taladros dispuestos uno frente a otro en elcilindro de bomba (taladros de mando y entrada) llegael combustible a la cámara de compresión. Durante lacarrera de compresión es movido el émbolo por unaleva del árbol y durante la aspiración por el resorte delémbolo. La lubricación entre el émbolo y el cilindrocorre a cargo del combustible.Sobre el cilindro desliza una vaina de regulaciónaccionada por una cremallera.La varilla de regulación va enlazada a un regulador de número de revoluciones.


Cuando sube el émbolose cierran los orificios deentrada y con elloempieza la impulsión. Elcombustible llega ahorade la cámara decompresión a través a latubería de presión. Laimpulsión se acaba tanpronto como el canto demando deja libre elorificio de mando.

BOMBA DE INYECCIÓN LINEAL

FUNCIONAMIENTO DE UNA UNIDADBOMBA - INYECTOR


2. Regulador o Gobernador:Un motor Diesel tiene que tener un ralentí uniformecon objeto de que no se detenga. Además de esto nodebe sobrepasar el número máximo admisible derevoluciones.Estas condiciones las cumple el regulador. Puedetrabajar en función del número de revoluciones delmotor o de la presión del tubo de aspiración. Encualquiera de los casos, modifica la cantidad decombustible inyectada en el motor por la bomba deinyección y regular así el número de revoluciones.


Reguladores Mecánicos (de fuerza centrifuga)

Los reguladores mecánicos son los más utilizados paralos motores Diesel.Conjuntos masas rotantes: RQ, RQV; RSV y RS.


Reguladores NeumáticoEl regulador neumático se compone de dos partesprincipales: El difusor con válvula de mariposa fijadoal colector de admisión del motor, en el lado deadmisión. El bloque de membrana montado en labomba de inyección. El aire aspirado por el motor através del filtro de aire por el orificio venturi deldifusor con válvula de mariposa.


3. Variador de avance de la inyección :En los motores Diesel se obtiene un mejor rendimientoavanzando el comienzo de la inyección cuando elnúmero de revoluciones del motor es alto. Esto serealiza con ayuda de un variador automático delinstante de la inyección con el cual se puede girarhasta en 8°, durante el funcionamiento.El variador automático de avance de la inyecciónutiliza la fuerza centrífuga y trabaja por ello enrelación con el número de revoluciones.

3.3.2. BOMBA DE INYECCIÓN ROTATIVA

Los motores Diesel pequeños y rápidos exigen,especialmente en los turismos y vehículos industrialesligeros, una instalación de inyección de poco peso ypequeño volumen. La bomba rotativa de inyección detipo VE satisface ambas exigencias al reunir en ungrupo compacto y de reducido tamaño la bomba dealimentación, el regulador de régimen y el variador deavance.

BOMBA DE INYECCIÓN ROTATIVA

3.3.3. INYECTOR DE BOMBA

También llamado inyector unitario, tiene mayoresventajas sobre todo para motores de mayor potencia, lapresión de inyección puede ser tan elevada que mejorala pulverización (reduce el diámetro de satuther).El inyector unitario mecánico (MUI) y el inyectorunitario electrónico (EUI) de DETROIT DIESELtuvieron una evolución usando las BI lineales yrotativas hasta llegar a usar la inyección con bombaunitaria electrónica EUP.

MUI Y EUI DE LOS MOTORES DETROIT DIESEL

FIN DE CAPITULO 4

SISTEMAS DE CONTROL ELECTRÓNICO DIESEL EDC

Objetivo: Revisar los avances en el control electrónicode motores Diesel y su gestión electrónica.


La regulación electrónica diesel EDC (ElectronicDiesel Control = Control Electrónico Diesel) es uncomponente imprescindible en un vehículo dieselmoderno.Ya en 1985 Bosch lanzó al mercado una bomba deinyección rotativa con EDC.La Gestión Electrónica Diesel se utiliza hoy en díatanto en motores de "inyección indirecta" como en losfamosos motores de "inyección directa"


Dentro de los motores de inyección directa hay quedistinguir tres sistemas diferentes a la hora de inyectarel combustible dentro de los cilindros.

DIFERENTES SISTEMAS PARA EDC

1er. SISTEMA. Utilizaba la tecnología tradicional delos motores diesel de "inyección indirecta" basado enuna bomba rotativa que dosifica y distribuye elcombustible a cada uno de los cilindros del motor. Estabomba se adapta a la gestión electrónica sustituyendo laspartes mecánicas que controlan la "dosificación decombustible" así como la "variación de avance a lainyección" por unos elementos electrónicos que van apermitir un control mas preciso de la bomba que setraduce en una mayor potencia del motor con un menorconsumo. Este sistema es utilizado por los motores TDIdel grupo Volkswagen y los DTI de Opel y de Renault,así como los TDI de FORD.


Dentro Esta bomba no difiere demasiado de una tradicional. Sumisión fundamental sigue siendo la misma: dosificar la cantidadde combustible que se inyecta al motor (control de caudal),distribuirlo a cada cilindro y controlar el momento en que seproduce la inyección de dicho combustible (avance de lainyección). El sistema de gestión electrónica se encarga delcontrol del caudal y de la regulación del avance. Para ello, labomba se ha modificado, sustituyendo los mecanismos querealizaban estas funciones por un servomotor, que dosifica elcaudal, y por una electro válvula, que regula el avance de lainyección. La Unidad de control es el cerebro del sistema. A ellallegan las diversas señales de funcionamiento del motor, lastransforma para su procesamiento y, atendiendo a unosparámetros prefijados, envía, a los diversos actuadores, lasórdenes necesarias para el correcto funcionamiento del motor.


2do. SISTEMA.- De conducto común (common-rail) en elque una bomba muy distinta a la utilizada en el sistemaanterior, suministra combustible a muy alta presión a unconducto común o acumulador donde están unidos todos losinyectores. En el momento preciso una central electrónicadará la orden para que los inyectores se abran suministrandocombustible a los cilindros. Esta tecnología es muy parecidaa la utilizada en los motores de inyección de gasolina con ladiferencia de que la presión en el conducto común oacumulador es mucho mayor en los motores diesel (1300Bares) que en los motores gasolina (6 Bares máximo). Estesistema es utilizado por los motores, DCI de Renault denueva generación, los HDI del Grupo PSA y los JTD delGrupo Fiat,


3er. SISTEMA.- De Bomba-inyector en el que seintegra la bomba y el inyector en el mismo cuerpo coneso se consigue alcanzar presiones de inyección muyaltas (2000 Bares), con lo que se consigue una mayoreficacia y rendimiento del motor.. Existe una bomba-inyector por cada cilindro. Este sistema es utilizadopor el grupo Volkswagen en sus motores TDI desegunda generación. Aún antes los usó GM, mejorandoactualmente hasta los HEUI y Detroit con los sistemasmodernos de inyección con Bomba UnitariaElectrónica EUP.


Las bombas electrónicas tienen las siguientes ventajascon respecto a las bombas mecánicas:-No es necesario girar la bomba para encontrar el ajustedel ángulo de inyección. Por lo tanto la bomba tieneuna posición fija a la hora de montarla en el motor.

-No hay ningún sistema de articulaciones entre el pedaldel acelerador y la bomba de inyección.

-No necesita dispositivo de arranque en frio.-No necesita corrector de sobrealimentación para turbo.- No es necesario ajustar el ralentí.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE LA REGULACIÓN EDC

Incluso con sofisticados dispositivos de adaptación, laregulación diesel mecánica no logró satisfacer lasexigencias actuales de emisiones y prestaciones, lasolución a ello se consiguió empleando modernaelectrónica que permite la medición de magnitudesfísicas, la memorización y el procesamiento de datos,en el gráfico se muestra la representación esquemáticade la regulación diesel electrónica.


SENSORES PARA LA MEDICIÓN DEMAGNITUDES FÍSICAS Y VALORESTEÓRICOS.Para determinar el régimen del motor de maneraespecialmente exacta se miden muchas magnitudesentre ellas la temperatura, las revoluciones del motor yla presión de sobrealimentación, para ello se empleansensores que conviertan una magnitud física en otraeléctrica por ejemplo en una serie de pulsos de tensióncuya frecuencia puede determinarse por un contador.


UNIDAD DE MANDO.Las magnitudes medidas son evaluadas por la unidadde mando ya que el régimen del motor, y enconsecuencia el punto y la cantidad de combustibleque debe inyectarse son dependientes de diversasmagnitudes físicas, van memorizados unos camposcaracterísticos en la unidad de mando.


PROCESAMIENTO DE SEÑALES EN LAUNIDAD DE CONTROL.Los microprocesadores en la unidad de controlelaboran las señales de entrada, casi siempre de formadigital. Necesitan para ello un programa que estáalmacenado en una memoria de valor fijo (ROM oFlash-EPROM).


UNA MEMORIA VOLÁTIL DEESCRITURA/LECTURA (RAM)Es necesaria para almacenar en memoria datosvariables, como valores de cálculo y valores de señal.La memoria RAM necesita para su funcionamiento unabastecimiento continuo de corriente.


ACTUADORES.Los actuadores son los elementos encargados deconseguir la cantidad y el punto de inyeccióncalculados por la unidad de mando.

DETECCIÓN DEL RÉGIMEN Y DE LOSVALORES TEÓRICOS:Para detectar el régimen del motor y los valoresteóricos, se transforman los parámetros físicosmedidos por los sensores en magnitudes eléctricas.


1.- Sonda de Masa de Aire.-2.- Sensor de Revoluciones.-3.- Sensor de Posición del Arbol de Levas.-4.- Sensor de Posición Pedal de Acelerador.-5.- Sensor de la Presión de Sobrealimentación.-6.- Sensor de Temperatura del Refrigerante.-7.- Sensor de temperatura del Aire.-


La unidad de mando recibe y evalúa las señaleseléctricas de los sensores. En base a ellas calcula lacantidad y el punto de inyección de combustible paralos diferentes regímenes del motor.

La unidad de mando tiene que procesar simultáneamente diferentes procesos de regulación y de control.


1. Regulación de la cantidad de arranque 2. Régimen de marcha 3. Regulación de ralentí 4. Regulación de uniformidad de giro 5. Regulación de la cantidad límite 6. Amortiguación activa contra sacudidas 7. Detención 8. Funciones de emergencia 9. Supervisión.

GESTIÓN ELECTRÓNICA DE BI ROTATIVA

INTERCAMBIO DE INFORMACIONES

La regulación o el control y la supervisión de lainyección no son las únicas funciones de la EDC. Enun vehículo moderno con motor diesel deben realizarseademás otros trabajos de regulación y control, comopor ejemplo un sistema de precalentamiento, sistemade antibloqueo (ABS), regulación de deslizamiento dela tracción (ASR), y regulación dinámica de marcha(FDR). Para que los mazos de cables no resultendemasiados complejos se desarrolló el sistema de Bus,

INTERCAMBIO DE INFORMACIONES

LA FUNCIONES DEL BUS CAN. 1. Acoplamiento de Unidades de mando 2. Direccionamiento dependiente del contenido 3. Acceso al Bus 4. Formato de datos 5. Supervisión integrada 6. Estandarización.

COMO TRABAJA EL SISTEMACOMMON RAIL

Se denomina sistema de inyección con acumulador, adiferencia de los sistemas de inyección accionados porárbol de levas.Debido a la alta presión permite que en el acumuladorde alta presión (raíl) sea posible realizar una inyecciónde dosificación muy precisa y de manera muy flexible.Así es posible, por ejemplo, mejorar notablemente lacombustión.


Se Common Raíl ejecuta, como todo sistema deinyección, las siguientes funciones:1. Alimentación del motor diesel con combustible.2. Producción de alta presión para la inyección, y la

distribución del combustible a cada cilindro.3. Inyección de combustible en la cantidad correcta y

en el momento adecuado.En common raíl pueden diferenciarse tres subsistemas fundamentales. 1. Circuito de baja presión. 2. Circuito de alta presión. 3. Unidad de mando con sensores.


CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN.La misión del circuito de baja presión es transportar elcombustible hacia el circuito de alta presión.El circuito de baja presión se compone de:- Depósito.- Bomba de suministro previo- Filtro de combustible.- Tuberías de conexión.


CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN. La misión del circuito de alta presión constante en elacumulador de alta presión y la inyección delcombustible en el cilindro.El circuito de alta presión se compone de:- Bomba de alta presión con válvula reguladora depresión.- Acumulador de alta presión (raíl) con sensor depresión.- Inyectores.- Tuberías de alta presión.


UNIDAD DE MANDO CON SENSORES.La misión de los sensores es medir las magnitudes físicasimportantes, siendo la unidad de mando la que computa lacantidad, el punto, la duración y el transcurso de lainyección, supervisando además el sistema de inyeccióncompleto.La unidad de mando procesa para Common Raíl las señalesde los siguientes sensores.- Sensor de revoluciones. - Sensor de posición del árbol delevas. - Sensor de posición de pedal de aceleración. - Sensorde presión de sobrealimentación. - Sensor de temperatura delaire. - Sensor de temperatura del refrigerante. - Sonda de lamasa de aire. - Sensor de presión en raíl.

LOS SISTEMAS CON INYECTOR UNITARIO Ó INYECTOR BOMBA

Por el momento las más altas presiones de inyecciónson alcanzadas por medio de Inyectores Unitarios yBombas Unitarias. El hecho de que estos sistemaspermiten una inyección precisa acorde a lascondiciones instantáneas de operación del motorsignifica que se pueden cumplir los requerimientos delos motores modernos.Los sistemas de Inyector Unitario (UIS) y BombaUnitaria (UPS) incorporan bombas individuales porcilindro controladas electrónicamente, y son utilizadosen motores diesel de inyección directa.


Comparados con los sistemas convencionales deinyección, proveen una alta flexibilidad en laadaptación del sistema de inyección a algún motor enparticular, sus ventajas son: Amplio rango de aplicaciones, para vehículos de

pasajeros y vehículos comerciales ligeros conpotencias de hasta 30 kW/ Cilindro, y de hasta 80kW/ Cilindro en vehículos pesados.

Altas presiones de inyección hasta 2,050 bar. Comienzo de inyección variable. Posibilidad de tener inyección piloto


Los HEUI son de anterior generación que los sistemas de rielcomún, se caracterizan porque alcanzan la alta presióngracias al aceite de alta presión que mantiene una bombaespecial, éste reemplaza la actuación mecánica de la leva, porlo tanto se puede controlar electónicamente el momento,inicio y fin de la inyección, controlando una válvulasolenoide.Ahora tenemos una bomba unitaria electrónica EUP la cualse encarga de elevar la presión, enviar esta alta presióndurante un tiempo controlado, en el momento adecuado a unspray (que reemplaza al inyector), es decir es un rociadorsimplemente porque no controla la presión de inyeccióncomo lo hace un inyector. En este caso es muy importante elespacio sobre la culata.

EDC Y LA INYECCIÓN MÚLTIPLE

Fiat quien creó el sistema de conducto común paracoches con motor Diesel. Bosch se interesó por él enlas fases iniciales del desarrollo, y pactó con Fiat quese encargaría del desarrollo industrial y fabricación deeste sistema. El Unijet sustituye a la bomba quesuministra gasóleo individualmente a cada inyector,por otra que mantiene el gasóleo a presión en unconducto común a todos los inyectores. Es decir, con elsistema de conducto común, no es la bomba lo quealimenta directamente a los inyectores, sino que éstostoman el gasóleo a presión de un depósito, cuando unaseñal eléctrica abre a cada uno de ellos en el momentoadecuado.


Otra ventaja notable del conducto común es quepermite hacer una inyección casi a presión constante.Con cualquier sistema en el que una excéntricaproporciona la presión necesaria (sea una bombaconvencional, sea una bomba-inyector), siempre hayun pico de presión alto que dura sólo un momento.Aunque la diferencia de presión máxima entre unsistema de bomba-inyector y uno de conducto comúnsea grande (más de 2.000 bar contra 1.350), ladiferencia de presión media durante todo el periodo deinyección es menor.


Siguiendo estas pautas, el Multijet de Fiat puede repartir lainyección de la mayor parte del combustible en tres etapas,dos de ellas producidas ligeramente antes de que el pistónalcance el punto muerto superior, y la tercera cuando lo hasobrepasado. Puede haber dos inyecciones más separadasdel PMS: primero, una inyección piloto previa (introducidacon el Unijet) y que tiene como objetivo preparar lacámara de combustión para recibir la inyección principal:Segundo, una inyección retardada cuando el pistón hasobrepasado la mitad de su carrera descendente, paramantener alta la temperatura de los gases de escape con elfin de mejorar el tratamiento que estos reciben en elcatalizador de oxidación.

CUESTIONARIO

1. Puede hacer un listado de ventajas y desventajasentre un sistema Comon Rail y un EUP?.

2. Qué papel juega la calidad de los combustible y elmantenimiento sobre la economía y los índices decontaminación de sus emisiones?.

3. Cuáles son las principales ventajas de usar la multiinyección (multijet)?

4. Haga una comparación entre la bomba linealantigua, con una bomba EDC de última generaciónBosch

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