09 inyeccion diesel electronica (1ª parte)

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REGULACIÓN ELÉCTRONICA DIÉSEL.SISTEMAS AUXILIARES DEL MOTOR

SISTEMAS AUXILIARES DEL MOTOR

Inyección Diésel con regulación

electrónica

1ª parte (de dos)

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Inyección Diésel con regulación electrónica. 1ª parte (de dos)

1. Introducción

2. Regulación electrónica diésel con bomba rotativa BOSCH VE

3. Sistema inyector bomba

4. Inyector bomba piezoeléctrico

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1. Introducción.

• Los sistemas de mando mecánico, hidráulico o neumático, empleados en los primitivos motores diésel, no permiten cumplir con las exigencias actuales referentes a contaminación, potencia y agrado de uso.

• Por este motivo se introduce el control electrónico.

Ventajas de la regulación electrónica diésel:

•Control exacto del ralentí y del régimen máximo.

•Gestión precisa del caudal inyectado y del avance.

•Gestión precisa del tratamiento de los gases de escape.

•Optimización del uso del turbocompresor.

Ventajas de la regulación electrónica diésel:

•Control exacto del ralentí y del régimen máximo.

•Gestión precisa del caudal inyectado y del avance.

•Gestión precisa del tratamiento de los gases de escape.

•Optimización del uso del turbocompresor.

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Justificación del control electrónico en los motores Diésel.

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1. Introducción

Sensores:

• Sensor de posición del acelerador.

• Sensor de régimen.

• Caudalímetro o debímetro.

• Sensor de temperatura del aire aspirado.

• Sensor de temperatura del motor.

• Sensor de comienzo de la inyección.

• Conmutador del freno.

• Conmutador del embrague.

• Sensor de presión atmosférica.

• Sensor de la presión del turbo.

Sensores:

• Sensor de posición del acelerador.

• Sensor de régimen.

• Caudalímetro o debímetro.

• Sensor de temperatura del aire aspirado.

• Sensor de temperatura del motor.

• Sensor de comienzo de la inyección.

• Conmutador del freno.

• Conmutador del embrague.

• Sensor de presión atmosférica.

• Sensor de la presión del turbo.

Actuadores:

•Electroválvula de comienzo de inyección.

•Electroválvula de pare.

•Electroválvula de recirculación de gases.

•Electroválvula limitadora de presión de sobrealimentación.

•Relé de las bujías de incandescencia.

•Lámpara testigo de precalentamiento.

•Bujías de la calefacción adicional.

Actuadores:

•Electroválvula de comienzo de inyección.

•Electroválvula de pare.

•Electroválvula de recirculación de gases.

•Electroválvula limitadora de presión de sobrealimentación.

•Relé de las bujías de incandescencia.

•Lámpara testigo de precalentamiento.

•Bujías de la calefacción adicional.

•Procesadores.

•Memoria.

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Elementos del sistema.

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Representación esquemática de un sistema EDC con bomba rotativa BOSCH VE.

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Bomba rotativa BOSCH VE con control electrónico.

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Preinyección: el primer muelle cede a 120 bar.Preinyección: el primer muelle cede a 120 bar.

Inyección principal: el segundo muelle cede a

240 bar.

Inyección principal: el segundo muelle cede a

240 bar.

Generalmente son de cinco orificios.

Nuevos elementos: inyectores bimuelle.

Uno con sensor de inicio de inyección.Uno con sensor de inicio de inyección.

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Etapas de funcionamiento de un inyector bimuelle.

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Nuevos elementos: sensor de inicio de inyección.

•Detecta el momento preciso del inicio de la inyección.

Nuevos elementos: sensor de inicio de inyección.

•Detecta el momento preciso del inicio de la inyección.

1. Racor de alta presión.

2. Sensor de inicio de inyección.

3. Cable de dos hilos apantallado.

4. Conducto de alta presión.

5. Tubería de retorno.

1. Racor de alta presión.

2. Sensor de inicio de inyección.

3. Cable de dos hilos apantallado.

4. Conducto de alta presión.

5. Tubería de retorno.

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B - Bobinado eléctrico sin núcleo y con dos cables de salida.

V - Varilla metálica.

B - Bobinado eléctrico sin núcleo y con dos cables de salida.

V - Varilla metálica.

El movimiento de la varilla genera una variación del campo magnético, que es leída como un cambio en la tensión de salida.

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Señal del sensor de alzada del inyector; muestra también el adelanto de la inyección.

Señal de giro del cigüeñal, con rueda generadora con cuatro huecos.

Sea un motor girando al ralentí

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Nuevos elementos: transmisor de posición de la corredera.

•Detecta e informa a la UCE da la posición de la corredera.

Nuevos elementos: transmisor de posición de la corredera.

•Detecta e informa a la UCE da la posición de la corredera.

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Avería en el sensor

No hay función sustitutiva.No hay función sustitutiva.

Función sustitutiva

El motor se apaga, bien cortando la alimentación a la electroválvula del pare, bien poniendo la corredera en posición de alimentación cero.

El motor no arranca.El motor no arranca.

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Transmisor de posición de la corredera de regulación.

•Para cada posición de la corredera de regulación,

tenemos una lectura en los captadores inductivos.

•Para cada posición de la corredera de regulación,

tenemos una lectura en los captadores inductivos.

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Nuevos elementos: conector de la tapa de la bomba.

•Significado de los pines del conector.

Nuevos elementos: conector de la tapa de la bomba.

•Significado de los pines del conector.

1. Señal de referencia.

2. Señal resultante.

3. Señal variable.

4. Positivo NTC.

5. Positivo del regulador de dosado.

6. Negativo del regulador de dosado.

7. Señal NTC.

8. Positivo electroválvula STOP.

9. Negativo regulador de avance.

10. Positivo regulador de avance.

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Señal del sensor de

temperatura de combustible.

Situado en la caja superior de la bomba.

Es una resistencia NTC en contacto con el gasoil.

Permite conocer la cantidad exacta inyectada.

La UCE lee una tensión variable.

Situado en la caja superior de la bomba.

Es una resistencia NTC en contacto con el gasoil.

Permite conocer la cantidad exacta inyectada.

La UCE lee una tensión variable.

Nuevos elementos: sensor de temperatura de gasoil.

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Nuevos elementos: transmisor de posición del pedal acelerador con resistencias.

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Cada una de las pistas de resistencias tiene su propia alimentación de tensión (5 V) y masa.

Funciona por el principio de divisor de tensión.

Para cada posición del pedal tenemos una lectura diferente en las pistas (una crece y otra decrece).

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Nuevos elementos: transmisor de posición del pedal acelerador de tipo inductivo.

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Nuevos elementos: transmisor de posición del pedal acelerador.

Este tipo de sensor tiene como ventaja el no tener contacto físico entre sus elementos (no hay desgaste).

Incorpora una pequeño circuito integrado

Este tipo de sensor tiene como ventaja el no tener contacto físico entre sus elementos (no hay desgaste).

Incorpora una pequeño circuito integrado

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Dosifica la cantidad inyectada mediante el control de la posición de la corredera.

Situado en la parte superior de la bomba.

Se mueve mediante un motor de corriente continua.

La UCE controla el movimiento por negativo con una señal pulsatoria de frecuencia variable.

Dosifica la cantidad inyectada mediante el control de la posición de la corredera.

Situado en la parte superior de la bomba.

Se mueve mediante un motor de corriente continua.

La UCE controla el movimiento por negativo con una señal pulsatoria de frecuencia variable.

Nuevos elementos: dosificador de combustible.

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Diferentes posiciones de la corredera de regulación dependiendo del estado

de funcionamiento del motor.

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El comienzo de la inyección se regula con un sistema similar al ya conocido del variador de avance de la BOSCH VE.

La novedad consiste en gobernar el avance con una electroválvula.

El control se hace con corriente pulsatoria de frecuencia fija (PWM).

Si se excita 0%, toda la presión interna actúa sobre el émbolo (avance máximo)

Si se excita al 100%, la válvula está abierta ininterrumpidamente, no hay presión sobre el émbolo y el avance es nulo.

El comienzo de la inyección se regula con un sistema similar al ya conocido del variador de avance de la BOSCH VE.

La novedad consiste en gobernar el avance con una electroválvula.

El control se hace con corriente pulsatoria de frecuencia fija (PWM).

Si se excita 0%, toda la presión interna actúa sobre el émbolo (avance máximo)

Si se excita al 100%, la válvula está abierta ininterrumpidamente, no hay presión sobre el émbolo y el avance es nulo.

Nuevos elementos: electroválvula para la regulación del comienzo de inyección.

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Ubicación de la electroválvula de

regulación de comienzo de la inyección.

Señal de la electroválvula

para el comienzo de inyección.

Si tenemos una avería en el sistema, la alimentación es 0% y la UCE entra en estado de emergencia para proteger el motor: avance máximo, limitación de la inyección y limitación de la presión de sobrealimentación

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Nuevos elementos: bujía de incandescencia

•Son resistencias de tipo PTC.

•La UCE, a través de un relé, alimenta las bujías en las fases de pre y postcalentamiento.

•Son resistencias de tipo PTC.

•La UCE, a través de un relé, alimenta las bujías en las fases de pre y postcalentamiento.

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Nuevos elementos: testigo en el cuadro.

Nuevos elementos: bujías de calefacción adicional.

•Tres bujías colocadas en el manguito que entra en el radiador de la calefacción.

•Son resistencias PTC.

•La UCE controla su funcionamiento.

•Tres bujías colocadas en el manguito que entra en el radiador de la calefacción.

•Son resistencias PTC.

•La UCE controla su funcionamiento.

•Controlado por la UCE.

•Si parpadea: avería en el sistema.

•Si fijo: precalentamiento.

•Controlado por la UCE.

•Si parpadea: avería en el sistema.

•Si fijo: precalentamiento.

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Nuevos elementos: inyector-bomba.

•En un mismo conjunto tenemos:

• una bomba de inyección (generación de alta presión).

•un inyector (con preinyección e inyección principal).

•una electroválvula de control (regula el comienzo, duración y cantidad inyectada).

•Cada cilindro tiene su propio inyector-bomba.

•Se eliminan todas las tuberías de alta presión.

•En un mismo conjunto tenemos:

• una bomba de inyección (generación de alta presión).

•un inyector (con preinyección e inyección principal).

•una electroválvula de control (regula el comienzo, duración y cantidad inyectada).

•Cada cilindro tiene su propio inyector-bomba.

•Se eliminan todas las tuberías de alta presión.

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Cuadro sinóptico de un sistema inyección-bomba.

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Estructura y situación sobre la culata de un inyector-bomba.

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Sistema de levas asimétricas:

•Rápido empuje en su flanco ascendente.

•Suave descenso en el descendente.

Sistema de levas asimétricas:

•Rápido empuje en su flanco ascendente.

•Suave descenso en el descendente.

Siempre que se intervenga sobre el sistema hay que ajustar el juego del balancín.

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Fase 1º: alimentación de combustible:

•La cámara de alta presión (3), se llena al retroceder el émbolo (1), empujado por el muelle.

•La electroválvula (4), no recibe corriente y deja pasar gasoil desde el conducto de alimentación, A, a la cámara de alta presión , 3.

Fase 1º: alimentación de combustible:

•La cámara de alta presión (3), se llena al retroceder el émbolo (1), empujado por el muelle.

•La electroválvula (4), no recibe corriente y deja pasar gasoil desde el conducto de alimentación, A, a la cámara de alta presión , 3.

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Fase 2º: preinyección:

•La leva ataca el balancín y este el émbolo de la bomba.

•El gasoil de la cámara de alta presión pasa hacia el conducto de alimentación a través de la aguja de la electroválvula.

•La UCE excita la electroválvula atendiendo al avance de inyección necesario, cerrando el conducto que une la cámara de alta presión con la alimentación de combustible.

•La presión sube y la aguja del inyector cede a l llegar a 180 bar (preinyección).

Fase 2º: preinyección:

•La leva ataca el balancín y este el émbolo de la bomba.

•El gasoil de la cámara de alta presión pasa hacia el conducto de alimentación a través de la aguja de la electroválvula.

•La UCE excita la electroválvula atendiendo al avance de inyección necesario, cerrando el conducto que une la cámara de alta presión con la alimentación de combustible.

•La presión sube y la aguja del inyector cede a l llegar a 180 bar (preinyección).

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Fases de funcionamiento del inyector bomba.

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Fases de funcionamiento del inyector bomba.

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Circuito de alimentación de combustible de baja presión.

1. Depósito de combustible.

2. Filtro.

3. Válvula de retención.

4. Válv. de descarga.

5. Bomba

6. Tamiz.

7. Valv. de precalentamiento.

8. Valv. limitadora de presión.

9. Bypass.

10. Estrangulador.

11. Tubo distribuidor.

12. Transmisor de temperatura de combustible.

13. Radiador de combustible.

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Nuevos elementos: Válvula de retención.

Evita el vaciado del circuito al parar el motor.

Nuevos elementos: Bomba de combustible.

Situada en el extremo de la culata.

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Componentes de una bomba de aletas.

Nuevos elementos: bomba de aletas.

•Alimenta de combustible a los inyectores.

•Su válv. reguladora de presión mantiene la presión de salida a 7,5 bar.

•La válv. limitadora de presión mantiene la presión de retorno a 1 bar.

•El taladro estrangulador elimina las burbujas.

Nuevos elementos: bomba de aletas.

•Alimenta de combustible a los inyectores.

•Su válv. reguladora de presión mantiene la presión de salida a 7,5 bar.

•La válv. limitadora de presión mantiene la presión de retorno a 1 bar.

•El taladro estrangulador elimina las burbujas.

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Nuevos elementos: transmisor de temperatura del combustible.

•Resistencia NTC situada en el conducto de retorno a la salida de la bomba de combustible.

•Informa a la UCE para que esta calcula la densidad del combustible.

Nuevos elementos: válvula de precalentamiento.

Permite o no el paso de gasoil caliente del retorno hacia el filtro.

Nuevos elementos: válvula de precalentamiento.

Permite o no el paso de gasoil caliente del retorno hacia el filtro.

Nuevos elementos: radiador de combustible.

•Refrigera el combustible de retorno para que no dañe el aforador ni el depósito.

Nuevos elementos: radiador de combustible.

•Refrigera el combustible de retorno para que no dañe el aforador ni el depósito.

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Nuevos elementos: tubo distribuidor.

•Tallado en la culata.

•El gasoil que llega al inyector es una mezcla del que viene frío y del caliente que sale de los inyectores por su retorno.

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Nuevos elementos: electroválvulas del inyector.

•En el costado del conjunto inyector-bomba.

•Si no se excitan eléctricamente, dejan paso libre entre el conducto de alimentación y la cámara de alta presión.

Nuevos elementos: electroválvulas del inyector.

•En el costado del conjunto inyector-bomba.

•Si no se excitan eléctricamente, dejan paso libre entre el conducto de alimentación y la cámara de alta presión.

Secuencia del funcionamiento de un inyector-bomba:

1. Corriente de excitación: la UCE controla el comienzo y duración y registra el momento del cierre efectivo de la electroválvula por el cambio en la intensidad consumida.

2. Señal BIP (begin of inyección period).

3. Corriente de mantenimiento: la electroválvula sigue excitada (cerrada) y sigue la inyección.

4. Fin de la inyección: corte de corriente y apertura de la electroválvula.

Secuencia del funcionamiento de un inyector-bomba:

1. Corriente de excitación: la UCE controla el comienzo y duración y registra el momento del cierre efectivo de la electroválvula por el cambio en la intensidad consumida.

2. Señal BIP (begin of inyección period).

3. Corriente de mantenimiento: la electroválvula sigue excitada (cerrada) y sigue la inyección.

4. Fin de la inyección: corte de corriente y apertura de la electroválvula.

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Posiciones de la aguja del inyector-bomba en función de la intensidad recibida.

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Corriente de activación de la

electroválvula de un inyector-bomba.

Señal de un inyector-bomba a ralentí.

(gráfica tensión-tiempo)

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El efecto piezoeléctrico inverso:

Cuando aplico una tensión entre los extremos de un cristal piezoeléctrico, se produce una deformación de este.

Esta propiedad nos permite sustituir las electroválvulas de los inyectores-bomba por un actuador piezoeléctrico, más rápido (hasta 5 veces) y fiable.

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Gráficas de número de inyecciones y presión de las mismas.

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Estructura de un inyector piezoeléctrico.

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El sistema de palancas multiplica el aumento de longitud del actuador piezoeléctrico (apenas 0,04 mm), hasta el recorrido total de conmutación de la aguja de la válvula (aproximadamente 1 mm)

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Funcionamiento de la válvula de retención.

La cámara del muelle del inyector es diferente a la ya conocida (se elimina el émbolo de evasión y se modifica el émbolo de cierre). La presión en su interior se controla mediante la válvula de retención y la despresurización mediante la ranura del émbolo de cierre.

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Fases de trabajo del émbolo de cierre.

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Preinyección en el inyector-bomba piezoeléctrico.

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Comienzo y fin de

la inyección principal.

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Comienzo y fin

de la postinyección.

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Inyección Diésel con regulación

electrónica.

FIN DE LA 1ª PARTE DEL TEMA 9.

En la 2ª parte del tema veremos:

1. Regulación electrónica con bomba rotativa BOSCH VR

2. Sistema common rail

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