Componentes Sistemas inyección de gasolina

Medidor de masa de aire de hilo calienteMisión: se encarga de medir el caudal de aire aspirado por el motor, dando así un valor de carga; para así realizar una correcta dosificación del combustible.Funcionamiento: esta formado por un anillo que lleva incorporado un hilo de platino, junto al hilo se monta una resistencia de precisión y una resistencia de compensación térmica, y por ultimo incorpora un circuito electrónico de control.Su funcionamiento se basa en el enfriamiento del hilo al ser atravesado por una masa de aire.El hilo se mantiene a un Tª constante de 120ºC; el caudalimetro trabaja según el principio de Tª constante. El hilo forma parte de un circuito puente cuya tensión es regulada a 0 variando la corriente de calentamiento. Si aumenta el caudal de aire, el hilo se enfría y disminuye su Tª; provocando un desequilibrio de tensión por lo que se eleva la corriente de calentamiento, lo que hace que se recupere su Tª inicial; consiguiendo de esta manera una relación entre flujo de aire y la corriente calefactora, así pues el valor de esta corriente representa la medida de la masa.Las variaciones de caudal suponen un calentamiento o enfriamiento del hilo, consiguiendo esto mediante la variación de la corriente de calentamiento para mantener el hilo a Tª constante; midiendo indirectamente así la masa de aire.Corriente de calentamiento; valores de entre 500 a 1200 mA.Este caudalimetro tiene una función de autolimpieza, ya que el paso de aire puede provocar que el hilo se ensucie y la medición no sea correcta; para evitarlo incorpora un dispositivo que al parar el motor pone al hilo incandescente durante 1’5segundos para descomponer los posibles residuos. Para la puesta en marcha dicha autolimpieza, el motor debe haber funcionado a mas de 1500 rpm y el liquido refrigerante tener una Tª de 60ºC.

Caudalimetro by-pass o de caudal en derivaciónEsta constituido por un conducto principal de paso de aire y un conducto paralelo en el cual se encuentra el filamento de medición.El aire fluye a través del conducto principal y una parte del flujo recorre el conducto by-pass. Solo una pequeña parte del caudal de aire es medida, pero esta es proporcional a la masa que recorre al caudalimetro; la tensión de información es usada por la UCE para conocer el caudal de aire, basándose en unos parámetros de proporcionalidad.

Este sistema tiene la ventaja de que al hacer pasar una pequeña cantidad de aire el hilo apenas se ve afectado por partículas.

Medidor de masa de aire de película caliente Este basa su funcionamiento en mantener a una lamina a una diferencia de Tª constante con respecto a la Tª del aire aspirado. El caudalimetro regula electrónicamente la Tª de la lamina para que la diferencia sea fija 70ºC. La potencia consumida por la lamina para mantener la diferencia de Tª será la medida de calor transferida de dicha lamina al aire aspirado y será proporcional a la masa de aire.Sobre una base cerámica se montan unas resistencias; RK se utiliza para medir la Tª del aire, en el otro extremo se monta una lamina que se mantendrá a una diferencia de Tª constante respecto a la Tª medida por RK. Para la Tª de la lamina se monta una resistencia. Un circuito electrónico se encarga de alimentar la lamina regulando su Tª; un amplificador se encarga de medir la corriente consumida por la lamina y de transformarla en una señal de voltaje para informar a la UCE del caudal de aire.

Medidor de masa de aire con medidor de flujo inversoPara realizar una buena compensación de la mezcla, la UCE debe conocer la cantidad de aire que aspira el motor. Con la apertura y cierre de las válvulas se genera un reflujo; los cuales mide y reconoce, obteniendo así una gran exactitud en la medición de la masa de aire.

Funcionamiento: en el elemento hay dos termosensores y un elemento calefactor. El aire encima de la membrana de vidrio es calentado por el elemento calefactor. El calor se propaga uniforme al no haber flujo de aire, y ambos sensores registran la misma Tª.

Con la admisión de aire se hace pasar aire de T1 hacia T2. El sensor T1 es enfriado por el flujo de aire; y al pasar el aire por el elemento calefactor se calienta y el sensor T2 no se enfría tanto. La Tª de T1 es más baja

que la de T2, con esta diferencia de Tª la UCE reconoce que se ha aspirado aire.

Si el aire fluye en sentido contrario el sensor T2 se enfría más que el T1. Así la UCE detecta que hay una masa de aire en flujo inverso. En tal caso resta la masa de aire refluyente de la masa aspirada.De esta manera la UCE recibe una información más exacta de la masa de aire aspirada y hace una mejor dosificación del combustible.

Estabilizador sobre la mariposaTipos:

Tipo A: con control mecánico de la mariposa con cable para acelerar y la regulación de la mariposa a ralentí por medio de un motor.

Tipo B: con control electrónico de la mariposa por medio de un motor eléctrico.

Misión: dispositivo de regulación del régimen de ralentí en todas las circunstancias de funcionamiento. Dar movimiento a la mariposa para acelerar o decelerar.Funcionamiento: la mariposa es accionada por un motor eléctrico a través de tres engranajes. El motor es accionado eléctricamente desde la UCE, la cual se encarga de cambiar la polaridad según quiera abrir o cerrar. La mariposa tiene un muelle de recuperación que fuerza su cierre. Para regular la posición de la mariposa incorpora dos potenciómetros de posición cuyos cursores están unidos al piñón de accionamiento. Estos potenciómetros tiene la misión de informar de la posición de la mariposa. En caso de fallo de uno de ellos la UCE tomara señal del otro limitando la apertura máxima de la mariposa.

En los motores con el sistema B, la UCE controla además del ralentí, se encarga de regular la posición de la mariposa en todas sus fases de funcionamiento. Con este sistema la UCE tiene la posibilidad de hacer una regulación precisa y total de la potencia entregada por la mariposa.

El sistema conseguirá una buena estabilización del ralentí, conseguirá suavidad en la marcha al poder compensar cargas externas del motor. También podrá efectuar una regulación de velocidad, controlar la potencia entregada por el motor. Por último también podrá limitar la potencia entregada por el motor en caso de detectar una avería.

Fallo de los 2 potenciómetros: Se desactiva el motor actuador de la mariposa. El motor solo funciona a ralentí acelerado (1500rpm). El pedal no responde.

Transmisor de posición del aceleradorMisión: informar a la UCE de la posición del pedal del acelerador.Funcionamiento: este sistema incorpora una mariposa electrónica, así la UCE es la encargada de controlar la entrada de gases al motor. El principal parámetro para la regulación de la mariposa es la petición de potencia; por eso dicho pedal incorpora un sensor de posición. Este sensor de posición es de tipo potenciometrico, en el cual se montan 2 potenciómetros. Los cursores están unidos al eje de giro del pedal. La instalación de 2 potenciómetros se realiza para tener mayor fiabilidad en la medida, si uno falla la UCE podría utilizar el otro para medir la posición del pedal. Debido a que los sensores de tipo potenciometrico sufren un desgaste mecánico, ahora se opta por sustituirlos por captadores hall.Los sensores hall basan su funcionamiento en medir la intensidad del campo magnético que atraviesa la placa hall. Para ello se une al pedal del acelerador un imán permanente y se sitúa sobre el soporte del sensor hall. Al moverse el pedal, el imán se acercara o alejara del hall provocando una variación del campo magnético. El circuito electrónico se encargara de amplificar la tensión hall producida por el campo magnético, dando así una tensión proporcional a la posición del acelerador.

Interruptor de pedal de frenoMisión: informa a la UCE si el pedal de freno es accionado.Funcionamiento: cuando se pisa al pedal del freno la señal le llega a la UCE la cual desconectara el sistema de regulación de velocidad del coche y lo cotejara con la señal del potenciómetro del acelerador.

Interruptor de pedal de embragueMisión: informa a la UCE si el pedal de embrague ha sido accionado.Funcionamiento: cuando se pisa el pedal de embrague la señal le llega a la UCE la cual desconectara el sistema de regulación de velocidad del coche en caso de estar accionado o bien interpretara que se va a cambiar de marcha y adecua el funcionamiento del motor para que el cambio sea suave.

Control de carga del alternadorEn algunos sistemas la carga del alternador ya es regulada por la UCE, entregando la carga en función de las necesidades del vehículo y reduciéndola en función de las necesidades del motor y la entrega de par.

Borne+/DF del alternadorLa UCE recibe una señal RCO para conocer la carga eléctrica del alternador, reconociendo el par motor que absorbe el alternador y lo compensa mediante la apertura de la mariposa.

Sensor de presión del A/CLa UCE reconoce mediante señal eléctrica la presión existente en el circuito de A/C; así conociendo el par motor que absorbe el compresor. Compensándolo por medio de la apertura de la mariposa.

Inyección monopunto

Bomba de alimentación: es de accionamiento eléctrico, va ubicada dentro del depósito y es de tipo biescalonada. El primer escalón es una bomba de aletas con salida lateral y aspira combustible del fondo del depósito a través del antefiltro impulsándola hacia la cuba. La bomba de aletas suministra un caudal de 65l/H, a una presión de 0’25 bares.EL segundo escalón es una bomba de engranajes interiores, manda la gasolina a una presión de 1’2 bares y un caudal de 80l/H.Un solo eje mueve las dos bombas.

Inyector: es de tipo electromagnético, el surtidor es de tipo espiga y esta constantemente alimentado de combustible; el cual recircula por su interior, así evitando la formación de burbujas. En condiciones normales el inyector abre momentos antes de la apertura de la válvula de admisión de cada cilindro.

En fase de aceleración la UCE aumenta el tiempo de inyección y a la vez realiza un mayor nº de inyecciones por apertura de válvula de admisión, evitando condensación de gasolina en el colector de admisión al inyectar más gasolina.

Potenciómetro de mariposa: es un potenciómetro de tipo doble, va unido al eje de la mariposa la cual es accionada desde el pedal del acelerador y la señal le sirve a la UCE para calcular el caudal de aire junto con la señal de rpm del motor. Por medio de los terminales I y masa, la UCE recibe tensiones correspondientes a las gamas de regímenes inferiores.Por los terminales II y masa, recibe las tensiones correspondientes a las gamas superiores. A partir de un angulo de mariposa de unos 50º la UCE inicia el enriquecimiento a plena carga.En función de la apertura de la mariposa determina un caudal de aire.En caso de interrupción de la señal o cortocircuito, la UCE asigna valores sustitutivos en función de las rpm y la Tª del motor.

Motor de accionamiento de la mariposa: esta constituido por un motor eléctrico paso a paso, un sinfín, una corona reductora y un empujador.El empujador apoya con el tope de la mariposa, los movimientos de entrada o salida hacen variar la posición de la mariposa en reposo. El motor es controlado por la UCE en función de la Tª del motor, el régimen de ralentí y de las señales de servicio; la máxima apertura suele ser 17º. Para modificar el sentido de giro la UCE invierte la polaridad. En el orificio se encuentra una micro de ralentí; en función de la Tª motor durante la fase de arranque la UCE puede adaptar la posición de la mariposa.

Marcha en emergencia

Fallo del interruptor de ralentí: la UCE asigna valor sustitutivo en función de la señal del potenciómetro de mariposa (motor a Tª de servicio).

Interruptor permanentemente cerrado; produce un rateo entre 1500-1800 rpm.

Interruptor permanentemente abierto; no es posible la regulación del ralentí.

Fallo sonda de Tª del agua: en caso de interrupción de la señal de la sonda, la UCE recurre al valor sustitutivo asignado; motor a Tª de servicio 90ºC.Para el arranque en frio del motor; a Tª inferior a 0ºC, utiliza como valor sustitutivo la señal de la sonda de Tª del aire. Al cabo de 3 minutos conmuta a valor sustitutivo 90ºC.

Fallo sonda de Tª del aire: en caso de fallo de la señal, la UCE utiliza como valor sustitutivo 20ºC.

Corte de inyección en deceleración; sueltas el acelerador, la UCE manda girar el motor de accionamiento y abre la mariposa; y el motor se queda sobre 1200 rpm, si en 2 segundos no accionas el acelerador; cierra de nuevo la mariposa y baja el motor a ralentí.

Cuerpos monopunto

Cuerpo mariposa monopunto Bosch

Inyección directa FSI

Componentes del circuito de alimentación

Electrobomba de combustible: es una bomba eléctrica sumergida en el depósito e integrada en el conjunto aforador. Tiene la misión de succionar el combustible del depósito y suministrar caudal constante a la bomba de alta. La electrobomba es controlada por una UCE, la cual ajusta el caudal de combustible impulsado por esta en función de las rpm del motor, de la carga y la Tª del mismo. Para el ajuste del caudal la UCE motor informa a la UCE de la electrobomba de los requerimientos y esta regula la tensión a la electrobomba; caudal de 0’6l/h-55l/h, y una presión de 1’5-6 bares.

Filtro de combustible: retiene las impurezas que contiene el combustible, es importante la buena purificación del combustible pues este sistema es muy sensible a la suciedad ya que trabaja a presión y ajustes importantes.

Electroválvula dosificadora (cir. Bomba radial): es una electroválvula intercalada en el conducto de baja presión que va hacia el regulador de baja. Su misión es facilitar el arranque en caliente; lo cual lo consigue cerrando el paso hacia el regulador de baja, con lo que aumenta la presión hasta 5’8 bares evitando problemas de arranque por la formación de burbujas de vapor. Esta controlada por la UCE y solo la actúa cuando el motor tiene una Tª mayor de 110ºC o el aire de 50ºC, cerrándola durante 50 segundos consiguiendo que la presión en baja aumente hasta 5’8.

Bomba de alta presión radial: esta movida por el árbol de levas, tiene la misión de elevar la presión a 50-100 bares el combustible que suministra la electrobomba. Es una bomba con 3 pistones decalados 120°.

Carrera de aspiración: entra gasolina a presión de la bomba lo que levanta la bola venciendo al muelle y llenándose así el cilindro de gasolina. La presión de la gasolina cierra la bola contra su asiente ayudada por el muelle. La carrera la realiza el cilindro cuando la leva no ataca al cilindro, siendo desplazado por el muelle.

Carrera de impulsión: en esta carrera se comprime la gasolina y al subir el piston se levanta la válvula de escape venciendo al muelle y entrando gasolina a

presión a la rampa. La carrera la hace cuando la leva ataca al cilindro comprimiendo el muelle.

Bomba de alta presión monoembolo: impulsada por el árbol de leva, tiene la misión de elevar a 40-110 bares el combustible. Esta bomba incorpora un regulador de caudal y alta presión, lo que permite ajustar el caudal de bombeo, consiguiendo así reducir el robo de potencia al motor. Cada 180° de giro una embolada.

Carrera de aspiración: el embolo asciende con lo que succión abriendo así la válvula de admisión y succionando gasolina a baja presión. La presión cierra la válvula de admisión.

Carrera de impulsión: el embolo asciende pues la leva le ataca; al subir comprime la gasolina y la presión abre la válvula de escape impulsando la gasolina hacia la rampa.

Regulador de alta presión (cir. Bomba radial): es una electroválvula que tiene la misión de ajustar y mantener la presión en la rampa. La UCE acciona el regulador por medio de dwell variable, alimentando al bobinado creando así un campo magnético el cual levanta la aguja permitiendo el retorno de combustible. La UCE controla en todo momento la presión en alta y si la presión no es la necesaria actuara el regulador.

Abre; cuando la presión en la rampa es excesiva. Cierra cuando la presión en

la rampa es insuficiente, estanqueizando la rampa.

El regulador además efectúa la función de válvula de sobrepresion, pues tiene un muelle tarado a 120 bares; el cual si se supera dicha presión se comprime desplazando la aguja y permitiendo que el combustible retorne y así evitando averías por sobrepresion.

Regulador de caudal y alta presión (cir. Bomba monoembolo): es una electroválvula que regula el caudal y la presión del combustible que proporciona la bomba de alta. Esta ubicado en la bomba en la cámara de trabajo, poniendo esta y el conducto de baja en comunicación. La UCE controla la presión en alta, si esta no es la adecuada para el estado de carga, manda corriente al devanado de la electroválvula con lo que el combustible que va a ser impulsado vuelve al circuito de baja evitando así que la presión suba.

Abre: cuando la presión en la rampa es suficiente.

Cierra: cuando la presión en la rampa es insuficiente.

Sensor de alta presión: su función es medir la presión del combustible en la rampa e informar a la UCE. Es un sensorpiezo resistivo, en el cual una membrana es deformada por la presión lo que deforma unos cristales provocando una variación de su resistencia y como consecuencia una variación de la señal que informa a la UCE conociendo a si la presión.

Válvula limitadora de presión: solo la montan los circuitos de bomba monoembolo. Es una válvula que va colocada en la rampa, la cual esta tarada a 120 bares de presión; los cuales si se superan el combustible de la rampa retorna. Tiene la misión de válvula de sobrepresion.

Rampa: es un raíl común que tiene la misión de acumular el combustible a alta presión. El conjunto dispone de un motor eléctrico y un conjunto de mariposas.

Sensor de baja presión: esta ubicado en el tubo que va de la electrobomba hacia la bomba de alta. Mide la presión en el circuito de baja y transmite esta información a la UCE para la gestión de la electrobomba. Utilizado en circuitos de bomba monoembolo. Es un sensor piezoresistivo, en el cual una membrana es deformada por la presión lo que deforma unos cristales provocando una variación de su resistencia y como consecuencia una variación de la señal que informa a la UCE conociendo a si la presión.

Regulador de baja presión: esta conectado con el conducto de alimentación de baja y con el retorno, su función es regular la presión en baja a 3 bares. Es una válvula con una membrana y un muelle. Cuando la presión supera el taraje del muelle la válvula se abre dejando paso libre en el retorno con lo que el combustible retorna.

Inyectores: van colocados en el tubo distribuidor y a la culata, inyectando directamente en la cámara de combustión. Tienen la misión de dosificar y pulverizar el combustible en el interior del cilindro para así formar la mezcla en cada modo de funcionamiento.

Funcionamiento: la UCE excita el bobinado del inyector creando un campo magnético y levantando de esta manera la aguja y pulverizando así la gasolina. Cuando deja de excitar la aguja cierra contra su asiento por la acción del muelle.

Los inyectores son excitados con tensiones de 90 voltios en el momento de la apertura y 50 para mantenerlos. Intensidades de 10 en apertura y 3 en mantenimiento. Esto se consigue con unos condensadores; trabajando con la corriente de autoinducción, o bien absorben la corriente de autoinducción en la apertura del inyector o absorben corriente de autoinducción excitando un poco a los inyectores.

Funcionamiento FSI

En los sistemas de inyección directa la inyección de gasolina se efectúa en el cilindro, por la válvula de admisión solo entra aire y la mezcla se realiza en el cilindro.Ventajas mezcla estratificada:

Menor consumo Menor emisión de contaminantes Mayor rendimiento térmico Motor estable Reducida tendencia al picado Menores perdidas por estrangulamiento por la mariposa Alta compatibilidad con la recirculación de gases de escape.

Inconveniente: Mayor coste fabricación Aumento de emisiones de NOx

Requerimiento de sistema anticontaminación más complejo Problemas con la gasolina de alto contenido en azufre.

La UCE determina el modo de funcionamiento en función de las rpm del motor y de la potencia deseada, además de también depender de las necesidades de anticontaminación y seguridad.

Modos de funcionamiento:

Modo estratificado: este modo es operativo a bajas cargas. La mezcla se dispone en el cilindro de forma estratificada en el centro de la cámara de combustión alrededor de la bujía; la cual es una mezcla inflamable y que esta rodeada de una capa de aire. Esto modo permite trabajar con una mezcla muy pobre, de λ entre 1'6 a 3.Tiene una relación de 40:1 de aire/combustible.En la fase de admisión de aire se abre la mariposa al máximo para reducir las pérdidas por estrangulamiento, pero no totalmente. Las chapaletas de la rampa están cerradas así se acelera el flujo de aire con un turbulencia tumble hacia el cilindro. En la fase de compresión el aire creando un flujo giratorio por el deflector del piston; al final de la fase de compresión se inyecta el combustible, empieza 60° antes de PMS y termina 45° antes PMS, concentrándose alrededor de la bujía siendo rico en esta zona y mezclándose con el aire por la turbulencia de este. El salto de la chispa produce un encendido de la nube de mezcla, el motor consigue un buen rendimiento térmico debido a que la capa de aire hace de aislante.

Condiciones para modo estratificado: Motor funciona con el correspondiente régimen de carga y

revoluciones. El sistema no tiene fallo en el sistema de escape. Tª liquido refrigerante mayor de 50°C. Tª catalizador NOx entre 250-500°C. Chapaletas cerradas.

El par motor que se genera depende de la cantidad de combustible inyectado.

Admisión Inyección

Formación de mezcla

Modo homogéneo: es modo es operativo a altas cargas. La mezcla se dispone en el cilindro de forma homogénea con valores λ=1. Al inyectar directamente la gasolina provoca una evaporación de esta y que absorba calor del aire enfriándolo y así reduciendo la tendencia al picado.En fase de admisión en función de la solicitud de carga la mariposa se abre proporcionalmente. La chapaleta se mantiene cerrada a media carga, pero a altas cargas abre permitiendo el paso de aire. Es en el ciclo de admisión cuando se inyecta el combustible, 300° antes de PMS; de esta manera se tiene más tiempo para mezclarse homogéneamente. Esta mezcla homogénea permite escoger con libertad el momento de encendido.El par motor depende del momento de encendido, la masa de aire y la cantidad de gasolina inyectada.

Funciona a alto régimen de carga y rpm. Combustible inyectado en admisión. La alta presión de inyección tiene un efecto refrigerante del

combustible. El efecto refrigerante y la gran turbulencia hacen una mezcla muy

homogénea. El efecto refrigerante evita detonaciones por elevada relación de

compresión. Con estas condiciones se puede trabaja con relaciones de compresión

mayores, consiguiendo mas par y potencia.

Modo homogéneo-pobre: este modo funciona entre el modo estratificado y el homogéneo. La mezcla se dispone en el cilindro, con valor λ=1'55.

Admisión Inyección

Combustión

La fase de admisión se abre la mariposa al máximo para evitar pérdidas por estrangulamiento. La chapaleta se mantiene cerrada así el aire fluye acelerándose con una turbulencia tumble hacia el cilindro. Durante la admisión es inyectado el combustible 300° antes de PMS. El momento de encendido se puede escoger con libertad.El par motor depende del momento de encendido, la masa de aire y la cantidad inyectada de gasolina.

Modo de plena carga: tiene el objetivo realizando dos inyecciones de homogeneizar la gran cantidad de combustible inyectada en esta situación.Durante la admisión 300° antes de PMS se realiza la primera inyección, en la cual se aportan 2/3 del combustible a inyectar. Al comienzo de la compresión se realiza la segunda inyección de combustible, en la cual se aporta el tercio restante de la gasolina a inyectar. En la segunda inyección mejora la homogeneización del y evita que se deposite gasolina en las paredes de la cámara; a la vez se consigue una zona más rica alrededor de la bujía, hecho que favorece la combustión y reduce la tendencia del picado de biela.

Admisión Inyección

Formación de la mezcla Combustión