El Gas Natural en Un Motor Diesel Okok
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EL GAS NATURAL EN UN MOTOR DIESEL TEMA: EL GAS NATURAL EN UN MOTOR DIESEL NOMBRES: Ugeño Guilcapi Denis Marcelo Ortiz Juan RESUMEN: Los MCI de encendido por compresión son aquéllos que utilizan el diésel como combustible para su funcionamiento, debido a la utilización de este tipo de combustible, la contaminación es mayor porque expulsa hidrocarburos sin quemar o parcialmente quemados que salen por el tubo de escape (HC), el monóxido de carbono (CO), las emisiones de partículas (PM) y los óxidos de nitrógeno (NOx), el alto costo del diésel y las políticas ambientales han generado la búsqueda de un nuevo combustible alternativo, es decir realizar el cambio de un MCI encendido por compresión que funcione con GNV, Para este tipo de conversión en necesario analizar el ciclo termodinámico de trabajo al convertir Los motores diésel a gas natural conociendo las diferencias en los diagramas P-V que se presentan en cada ciclo, en los vehículos con esta clase de motor se utiliza el sistema Dual-Fuel, que es el conjunto de elementos que hacen posible que el vehículo pueda funcionar usando combustible líquido y GNV, tomando en cuenta que el gas natural es de bajo costo, tiene un alto rendimiento lo que permite asegurar un ahorro en gastos de combustible,
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GAS NATURAL
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EL GAS NATURAL EN UN MOTOR DIESEL
TEMA: EL GAS NATURAL EN UN MOTOR DIESEL
NOMBRES: Ugeño Guilcapi Denis Marcelo
Ortiz Juan
RESUMEN:
Los MCI de encendido por compresión son aquéllos que utilizan el diésel
como combustible para su funcionamiento, debido a la utilización de este
tipo de combustible, la contaminación es mayor porque expulsa
hidrocarburos sin quemar o parcialmente quemados que salen por el tubo de
escape (HC), el monóxido de carbono (CO), las emisiones de partículas
(PM) y los óxidos de nitrógeno (NOx), el alto costo del diésel y las políticas
ambientales han generado la búsqueda de un nuevo combustible alternativo,
es decir realizar el cambio de un MCI encendido por compresión que
funcione con GNV, Para este tipo de conversión en necesario analizar el
ciclo termodinámico de trabajo al convertir Los motores diésel a gas natural
conociendo las diferencias en los diagramas P-V que se presentan en cada
ciclo, en los vehículos con esta clase de motor se utiliza el sistema Dual-
Fuel, que es el conjunto de elementos que hacen posible que el vehículo
pueda funcionar usando combustible líquido y GNV, tomando en cuenta que
el gas natural es de bajo costo, tiene un alto rendimiento lo que permite
asegurar un ahorro en gastos de combustible, Energía Limpia hasta 30%
menos emisiones de CO2, Grandes reservas a nivel mundial, Políticas de
apoyo para un futuro con energía sustentable, Crecimiento rápido de la
infraestructura de carga. Por lo cual resultará conveniente el uso del de gas
natural que representa una oportunidad económica y ecológica.
PALABRAS CLAVES
Ciclo termodinámico, Políticas Ambientales, Proceso Dual, Gas natural
Vehicular (GNV), Electrónica de quinta generación
SUMMARY:
The compression ignition MCI are those using diesel as fuel for operation
due to the use of this fuel, contamination is greater because expelled
unburned hydrocarbons or partially burnt by the exiting exhaust (HC), carbon
monoxide (CO), particulate emissions (PM) and nitrogen oxides (NOx), the
high cost of diesel and environmental policies have generated the search for
a new alternative fuel, that is making the change of a compression ignition
MCI work with GNV, For this type of conversion necessary to analyze the
thermodynamic work cycle to convert diesel engines to natural gas to know
the differences in the PV diagrams are presented in each cycle, on vehicles
with this kind of Dual-Fuel engine system, which is the set of elements that
enable the vehicle to operate using liquid fuel and GNV is used, taking into
account that natural gas is inexpensive, it has a high performance which
ensures savings in fuel costs, Clean Energy up to 30% less CO2 emissions,
Large reserves worldwide, Policy support for a sustainable energy future,
rapid growth of charging infrastructure. Which will be convenient for the use
of natural gas represents an economic and ecological opportunity.
KEYWORDS
Thermodynamic cycle, Environmental Policy, Dual Process, natural gas for
vehicles (GNV), Fifth Generation Electronics
DESARROLLO
ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE LA CONVERSIÓN DEL MOTOR DIÉSEL A GAS NATURAL (PRIMERA ETAPA)
La conversión de la energía química almacenada por la naturaleza en los
combustibles fósiles involucra una primera transformación en energía
térmica, al producirse la reacción de combustión. El calor contenido en los
gases de combustión debe traducirse en energía mecánica en forma de
movimiento de un eje que permita a su vez accionar automotores o generar
energía eléctrica en un alternador. Los motores de combustión interna
efectúan este trabajo utilizando diversos diseños y accionamientos
mecánicos, para los cuales resultará muy conveniente la menor presencia
posible de impurezas, por lo cual la disponibilidad de gas natural representa
una oportunidad económica y ecológica ineludible en este campo
La conversión de motores del ciclo Otto no representa mayor problema
técnico porque el gas natural resulta equivalente a una gasolina de 125
octanos, debido a la excelente capacidad antidetonante del metano, no
teniendo problemas para encender por la presencia de la chispa; en el caso
de motores diésel, las dificultades técnicas son mayores, pero la conversión
sigue siendo atractiva, por lo que resultará verdaderamente importante
analizar tales proyectos desde el punto de vista termodinámico.
EL GAS NATURAL Y EL CICLO DIESEL
Figura 1. Motor diésel
Fuente: http://www.mastiposde.com/wp-content/uploads/Motores-diesel.jpg
La diferencia fundamental entre los motores gasolineras y diésel es que en
el primero se comprime la mezcla combustible en el cilindro y el final de la
carrera del pistón coincide con la chispa de encendido, produciéndose la
explosión a volumen constante, en el Diésel se comprime solamente aire y al
final de la carrera del pistón no hay chispa; la inyección del combustible se
enciende al ponerse en contacto con el aire a presiones y temperaturas
elevadas, siendo el Índice de Cetano el parámetro que establece la
velocidad de ignición, correspondiendo al diésel un valor mayor al 55 %.
La principal consecuencia de tal diferencia se traduce en la posibilidad
limitada de comprimir la mezcla combustible sin que se produzca la
explosión por efecto de la elevación de presión y temperatura (10 a 1), en el
caso del diésel, al comprimirse solamente aire incombustible, la relación de
compresión es considerablemente mayor, permitiendo desarrollar mayores
potencias y mejores rendimientos (20 a 1).
Figura 2. Diagrama presión vs volumen
Fuente:
http://www.combustionindustrial.com/wp-content/uploads/2015/06/ANALISIS_TERMODINAMICO_CO
NVERSI%C3%92N-MOTORES-DIESEL-AL-GAS-NATURAL.pdf
En la Figura 2 se muestra el funcionamiento del motor y el ciclo diésel. En el
Diagrama PV se aprecia la etapa de compresión adiabática (1-2) y la que
corresponde a la combustión que se puede considerar isobárica.
En el Diagrama T-S se aprecia la compresión isotrópica, elevándose
correspondientemente la temperatura, y el aporte entálpico a presión
constante. Si inyectamos gas natural en un motor diésel, al no haber chispa
no enciende, interrumpiéndose el ciclo; la razón por la que no enciende es
precisamente la característica antidetonante del metano, por constituir una
molécula perfecta, dificultándose su disociación, condición previa
indispensable para su encendido y reacción (Teoría Inorgánica de la
Combustión).
Al no poder operar el motor diésel solamente con gas natural, para su
conversión tiene que modificarse la concepción de diseño original, para
permitir el encendido del gas debe disponerse de una fuente de ignición,
existiendo dos posibilidades: Inyectar una determinada proporción de Diésel
o instalar un sistema de bujías que provoque una chispa en el momento de
inyección; la primera representa convertir el motor a operación mixta o dual y
la segunda, convertir el motor al ciclo Otto.
Para analizar ambas posibilidades, debemos tomar en cuenta la cinética de
reacción, mecánica de fluidos y su termodinámica en el interior de los
cilindros.
CONVERSION PARA OPERACIÓN MIXTA O DUAL
Figura 3. Ciclo SABATHE
Fuente:
http://www.combustionindustrial.com/wp-content/uploads/2015/06/ANALISIS_TERMODINAMICO_CO
NVERSI%C3%92N-MOTORES-DIESEL-AL-GAS-NATURAL.pdf
La utilización conjunta de un Diésel Dual con alto índice de Cetano y
fácilmente inflamable, con Gas Natural, difícil de encender y fácil de quemar
produce un ciclo termodinámico diferente en el reactor, intermedio entre el
diésel y el Otto, ya que se aleja del diésel al modificarse la presión con la
explosión del gas y se aleja del Otto, al modificarse el volumen con el
pequeño intervalo entre la ignición del diésel y el gas. El ciclo resultante se
denomina Sabathé y lo podemos apreciar en los Diagramas PV y TS.
En el tramo 1-2 se produce la compresión del aire en el cilindro; las
inyecciones del diésel en 2-3 y gas en 3-4 producen una evolución
parcialmente isócora e isobárica, que pudiendo ser diferente a la mostrada
en el diagrama PV, presentándose primero la parte isobárica y luego la
explosión del gas a volumen constante. El Ciclo Sabathé, al producir un
incremento del área por ensanchamiento de presión y volumen, incrementa
el trabajo obtenido y permite alcanzar mejores rendimientos, como se puede
apreciar en la Figura 4.
Figura 4. Comparación rendimiento ciclos termodinámicos
Fuente:
http://www.combustionindustrial.com/wp-content/uploads/2015/06/ANALISIS_TERMODINAMICO_CO
NVERSI%C3%92N-MOTORES-DIESEL-AL-GAS-NATURAL.pdf
Tomando en cuenta que el ciclo Otto desarrolla mayores presiones y
temperaturas, a relaciones de compresión similares resulta más eficiente
que el Diésel, pero como al comprimir aire la relación de compresión que se
puede manejar es mayor, normalmente el rendimiento de los motores diésel
es algo mayor al de los gasolineros.
En la gráfica 4 se observa que en el ciclo Sabathé, con las mismas
relaciones de compresión del diésel y las condiciones de explosión del Ciclo
Otto, el rendimiento resultante es mayor, lo que resulta una ventaja para la
conversión de los motores diésel para operar en forma mixta con gas
natural.
En el diseño de los inyectores se puede y debe aprovechar la energía
cinética del gas natural para favorecer la formación de llama y turbulencia en
el interior del cilindro, que representa el reactor o cámara de combustión. La
operación mixta tiene la desventaja de tener que disponer de instalaciones
para almacenar ambos combustibles cuando se trata de automotores.
Tomando en cuenta que el ciclo Otto desarrolla mayores presiones y
temperaturas, a relaciones de compresión similares resulta más eficiente
que el Diésel, pero como al comprimir aire la relación de compresión que se
puede manejar es mayor, normalmente el rendimiento de los motores diésel
es algo mayor al de los gasolineros. En la gráfica se observa que en el ciclo
Sabathé, con las mismas relaciones de compresión del diésel y las
condiciones de explosión del Ciclo Otto, el rendimiento resultante es mayor,
lo que resulta una ventaja para la conversión de los motores diésel para
operar en forma mixta con gas natural. En el diseño de los inyectores se
puede y debe aprovechar la energía cinética del gas natural para favorecer
la formación de llama y turbulencia en el interior del cilindro, que representa
el reactor o cámara de combustión. La operación mixta tiene la desventaja
de tener que disponer de instalaciones para almacenar ambos combustibles
cuando se trata de automotores.
La termodinámica representa el fundamento de los motores endotérmicos
rotativos y alternativos. El análisis efectuado para incorporar el gas natural
como combustible en motores diésel permite establecer la conveniencia de
diseñar motores específicamente adecuados para operar con gas natural
utilizando el ciclo Otto, con relaciones de compresión más altas que las
normalmente utilizadas para combustible líquidos.
En la mima forma, poder operar satisfactoriamente con gas natural, motores
diésel con chispa de encendido. El desarrollo de modelos mecánicos que
permitan convertir en realidad diseños termodinámicos, representa el campo
de investigación aplicada con mejores posibilidades de éxito técnico,
económico y ecológico
CONVERSIONES REVERSIBLES – NO REVERSIBLES DEL MOTOR DIÉSEL ALIMENTADO CON GNV Y SU IMPACTO MEDIOAMBIENTAL (SEGUNDA ETAPA).
PROCESO DE DOBLE COMBUSTIBLE, MOTOR DIÉSEL CON GAS NATURAL COMPRIMIDO (SEMIFINAL).
Es el sistema que convierte un vehículo, en Dual Fuel, es decir que funciona
con dos combustibles a la vez, en este caso sería Diésel Gas, es decir
combustible Diésel y Gas que puede ser GLP o Auto Gas o bien GNC ( Gas
Natural Comprimido) o GNL.
Este sistema es conveniente para vehículos que recorren de 500 km a 1000
km o más diarios, casos que suelen darse en Camiones que hacen grandes
rutas o Autobuses de largas distancias o recorridos.
Así como maquinaria diésel cuyo funcionamiento es de muchas horas
diarias.
Figura 5. Sistema dual en motores diésel
Fuente: http://www.motorgas.es/es/dual-fuel-convertir-motores-diesel-a-glp-gnc-gnl
El exclusivo sistema dual fuel, está diseñado para el ahorro y economía de
los usuarios.
Pero fundamentalmente, para lograr que los vehículos provistos con motores
de ciclo diésel de elevado consumo que provocan unas emisiones de humos
muy perjudiciales para el medio ambiente, como así también, una
producción elevada de gases de efecto invernadero, consigan una reducción
considerable de estos contaminantes perjudiciales para la salud.
El dual fuel, nos permite obtener con éxito una reducción del gas oil en el
sistema de inyección, cercana en algunos casos al 70%, reemplazando ese
combustible por GLP/GNC, ambos combustibles tienen unas emisiones de
gases de efecto invernadero mucho menores que el combustible diésel.
Además de tener un menor precio lo que nos permite obtener ahorros
importantes.
Motor gas, se ha esmerado en buscar soluciones medioambientales y
prácticas para cada tipo de usuario, pero nuestro mayor esfuerzo se ha
focalizado en la conversión de autobuses de pasajeros urbanos e
interurbanos, camiones y maquinaria pesada, pues son en mayor medida el
foco de contaminación de las grandes ciudades.
Debemos separar la obtención de resultados económicos y
medioambientales en dos fases
En una primera fase, la instalación podría conseguir una reducción del gas
oil importante llegando a ser la mezcla de combustibles de un 40% de GNC
y un 60% de gas oil en vehículos urbanos y de un 60% de GNC Y 40 de gas
oil en interurbanos.
Esta fase, es la más costosa, pues implica colocar el sistema de carga del
gas, depósitos, central electrónica, mano de obra, etc. Pero los ahorros en
metálico, se situarían en el orden del 15% para urbanos y del 25`% para
interurbanos, haciendo la instalación muy viable
La segunda fase, es muy sencilla de realizar y aumentaría el ahorro entre un
5 a un 10 % más, siendo los costes muy bajos ya que solo implicaría la
intervención de un sensor del vehículo y una re calibración de la central
electrónica.
Observando todo lo descripto anteriormente, es imprescindible la instalación
del producto en las flotas de vehículos propulsados por gas oil, que circulas
por zonas urbanas, pues todos sabemos, en mayor o menor medida, de las
consecuencias negativas en el medio ambiente y los problemas que
ocasionan a la salud de los habitantes. Economía, ecología y viabilidad son
los tres pilares del dual fuel.
En la actualidad, este sistema está siendo utilizado con éxito por flotas de
camiones y autobuses en Europa, en donde ya no es permitida la
adquisición de nuevos buses con motores de ciclo diésel, pero con un
parque de unidades importante todavía en su Stock, siendo nuestro sistema
una solución medio ambiental y económica y efectiva.
Recortador de gas oil y sensor de pie levantado
Cuando aportamos GNC al motor, en algunos casos es necesario disminuir
de forma mecánica la inyección de gas oil. Actualmente los vehículos, tienen
una central electrónica que comanda la inyección del combustible, por lo
cual esa reducción de gas oil debe de hacerse de forma electrónica, ya que
si permitiésemos que se haga en forma automática, podríamos ocasionar un
aumento de la potencia del motor, esto en algunos países, como la Unión
Europea, está reglamentado de tal forma que solo un pequeño porcentaje de
esa potencia puede ser incrementada. En algunos casos si el vehículo es
urbano, la reducción de gas oil de forma automática nunca se produce, pues
l abomba de combustible no llega a cortar el flujo de gas oil, puesto que no
se llega al nunca a una velocidad crucero de conducción.
Figura 6. Dual Fuel en motores diésel
Fuente: (natural, 2015)
Para tal fin, la central, fue pensada para poder intervenir algunos sensores
del motor, para limitar consumo de gas oil y así lograr un ahorro efectivo y
evitar un aumento de la potencia indeseado.
Para evitar una inyección de GNC, en el instante que se produce el CUT
OFF del motor, se ha implementado un eficiente sensor de pie levantado,
consiguiendo así, un ahorro muy efectivo en la inyección de gas y en la
emisión de contaminantes.
Diagnosis y software
Figura 7. Sistema dual en motores diésel
Fuente: http://www.motorgas.es/es/dual-fuel-convertir-motores-diesel-a-glp-gnc-gnl
El sistema dual fuel, posee un moderno sistema de diagnosis, que permite al
instalador autorizado una rápida reparación de los componentes en caso de
avería, con más de 12 puntos de monitoreo en forma constante.
Además su moderno software, permite una rápida calibración y un
constante examen de funcionamiento, consiguiendo de esa forma un óptimo
rendimiento del motor y ahorro de combustible. (Agropasuma, 2016)
Ventajas
No reduce la eficiencia ni la potencia del motor
No altera la arquitectura del motor: modificación reversible y no varía
ciclo motor
Al acabarse el gas, se desactiva el modo Dual-Fuel
Reduce el nivel de emisiones Nox y partículas
Reduce el nivel de emisión de CO2. Combustión fósil más limpia
existente
Reducción de costes operativos, especialmente en aplicaciones
comerciales y profesionales (flotas camiones, autobuses)
Ciclo dual fuel en motores diésel
Figura 7. Sistema dual en motores diésel
Fuente: http://www.motorgas.es/es/dual-fuel-convertir-motores-diesel-a-glp-gnc-gnl
Admisión:
El gas se inyecta en el colector de admisión y entra en la cámara mezclado
con el aire.
Compresión:
La mezcla aire + gas se comprime mientras se inyecta el gasoil en la cámara
y aumenta la temperatura de la mezcla aire + gas.
Expansión:
El combustible diésel se auto inflama haciendo que lo haga también el gas,
el pistón inicia su descenso a causa de la explosión.
Escape:
Los gases quemados se expulsan a través de la válvula de escape.
Control de la inyección Diésel y gas
Figura 8. Sistema dual en motores diésel y gas
Fuente: (natural, 2015)
Ratio de sustitución Diésel/Gas
Figura 8. Sistema dual en motores diésel y gas
Fuente: (natural, 2015)
Pilota y controla en tiempo real la cantidad de combustible diésel
inyectada.
Se reduce entre un 80-90% la cantidad de diésel necesaria, en
máximas sustituciones, consiguiendo una media del 55%, de
sustitución.
La cantidad de combustible Diésel retirada se reemplaza por Gas
respetando siempre las necesidades del motor sin pérdida de
eficiencia ni rendimiento.
El ratio diésel/gas se calcula en tiempo real por el sistema en base a
las condiciones de carga del motor respetando en todo momento el
resto de parámetros del sistema de gestión estándar (temperatura,
presión) El nuevo esquema de funcionamiento del motor basa su
trabajo dinámico en los mapas fijados con el software, sólo así es
posible conseguir un funcionamiento perfecto.
ELECTRÓNICA APLICADA A LOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN GNV EN VEHÍCULOS DIÉSEL DE ACUERDO A LA GENERACIÓN (FINAL).
Sistema de conversión de inyección secuencial GNV / GLP Quinta generación
Figura 9. Kit del sistema de conversión de inyección secuencial GNV/GLP
Fuente: http://www.oyrsagnc.com.ar/images/stories/5ta.jpg
El sistema de conversión a GNC / GLP "NEEL" consiste en un kit de
inyección de Gas para la conversión de motores de combustión interna,
aplicable en todo tipo de motor ciclo Otto, con sistema de inyección
multipunto.
Este sistema ha sido diseñado y desarrollado con el objetivo de ofrecer una
solución para el uso de combustibles alternativos, en aquellos vehículos de
última generación, cuyos motores poseen un alto grado de desarrollo
tecnológico, y en donde los anteriores sistemas han fracasado.
"NEEL" controla la inyección de gas al motor mediante una ECU (unidad
electrónica de control), la cual, en función de las lecturas de presión,
temperatura, y tiempos de inyección de nafta, determina los tiempos de
inyección del gas al motor.
Las características calidad de fabricación de los componentes, nos permiten
ofrecer un producto confiable y con excelentes niveles de prestación, lo cual
lo hacen apto para la transformación de los vehículos más sofisticados del
mercado.
Aplicación:
Las características de los motores en los que el sistema puede ser usado, en
motores de cuatro tiempos desde 4 a 10 cilindros con sistema de inyección
secuencial multipunto.
Composición básica del sistema:
ECU (Unidad electrónica de control)
Reductor PP c/soporte
Rampa de inyectores con cables y accesorios
Llave conmutadora con indicador y manómetro
Caño de alta presión con cobertura de PVC
Bolsa de accesorios
Válvula solenoide de corte (200 bar)
Válvula de carga
Boquilla de venteo
Bolsa de venteo
Kit de mangueras
Válvula de cilindro c/exceso de flujo
Variador de avance
Software de calibración
Manual del usuario
Certificado de garantía (GNC, 2016)
ECU AX-PRO
Figura 10. ECU AX-PRO
Fuente: http://www.oyrsagnc.com.ar/images/stories/5ta.jpg
El Ax-PRO es una central de control electrónico (ECU) para la conversión a
GNC o GLP en sistemas de quinta generación para vehículos a gasolina con
sistema de inyección indirecta, ya sea secuencial, semi-secuencial o grupal,
y que se complementa con la ECU original del vehículo para obtener las
mejores prestaciones en el funcionamiento a Gas del mismo. La adopción
del sistema Ax-PRO de inyección en conversiones a GNC permite obtener
las siguientes ventajas:
Óptima dosificación del combustible obteniendo mezclas en la
correcta relación estequiométrica
Optimización de los consumos
Reducción de las emisiones contaminantes
Optimización de las prestaciones
Evita los clásicos problemas de códigos de “check engine” en
vehículos modernos por la incorrecta emulación de los sensores del
motor.
Evita contra-explosiones, que son las causantes de roturas en los
múltiples de admisión de plástico.
Características de la ECU Ax-PRO
Estas son algunas de las características más sobresalientes del Ax-PRO.
Gabinete estanco de diseño moderno, robusto y confiable, realizado
en nylon 66, soporta las más exigentes condiciones de
funcionamiento.
Auto-calibración: Permite ajustar el sistema de una forma simple, con
resultados extremadamente precisos.
Funciona indistintamente en motores de inyección Secuencial, Semi-
secuencial o Grupal, sin la necesidad de una configuración específica.
Configurable para motores en línea y en “V”
Componentes y conectores de grado automotriz.
Lectura simultánea de dos sondas lambda.
Completa configuración del comando de los inyectores de gas.
Disponible para vehículos con motores de 4, 6, 8, 10 y 12 cilindros.
Completo auto-diagnóstico, con la capacidad de determinar
condiciones de averías por:
Detección automática de valores incorrectos en las mediciones de:
Presión de Gas
Temperatura de Gas
Temperatura de Agua
Tensiones de Alimentación de Inyectores de Gas
Tensión de Alimentación de Electroválvula de Gas.
Falla por circuito abierto en cualquiera de los inyectores de
gas.
Falla por detección de corto circuito en el control de los
inyectores de gas.
Falla por configuración errónea de los inyectores de gas
Ninguna de las averías detectadas supone un daño para el Ax-PRO.
Todas las posibles contingencias hacen que el sistema se pase a
Nafta, para que el vehículo pueda seguir funcionando.
De fácil operación por el usuario
Panel con pulsador para cambios de combustible e indicador
de nivel de gas.
Señalización audible: informa del cambio de gas a nafta y
viceversa, como también la detección de alguna avería
Modo de Emergencia: este permite forzar el funcionamiento a Gas, a
pesar de la detección de alguna avería en el sistema.
Fácil de instalar.
Todas las conexiones son fácilmente identificables, gracias al
rotulado del cableado
Puerto de datos para la comunicación con el software de
configuración y diagnóstico.
Comunicación a través de red CAN 2.0B de alta velocidad de
última generación
Permite la lectura en tiempo real de todas las variables que
controla el Ax-PRO (lecturas de sensores, tiempos de
inyección, variables del sistema, etc.)
Los cambios en la configuración del sistema se realizan en
tiempo real.
Equipado con un microcontrolador de última generación RISC de 32
bits, 80 MIPS.
Funcionamiento del Ax-PRO
La inyección de combustible en un motor a gasolina es dosificada por la
ECU (unidad de control electrónica) a través de impulsos eléctricos que
controlan el tiempo de inyección de combustible en la cámara de admisión.
En cada ciclo, la ECU genera un pulso de inyección, cuya duración depende
de la cantidad de combustible necesaria; a mayor tiempo de apertura del
inyector, mayor combustible será utilizado en la mezcla. Es la ECU del
vehículo quien decide cuanto combustible debe utilizar en cada ciclo, según
las variables que se presentan en las distintas situaciones de funcionamiento
del motor (ralentí, aceleración, con o sin carga, temperatura y cantidad de
aire entrante en el sistema de admisión, etc.). El sistema Ax-PRO, cuando
realiza la conmutación a Gas, anula la inyección de gasolina, y la sustituye
por la inyección del combustible alternativo, utilizando el mismo principio que
el instalado en el vehículo; esto es, controlando un juego completo de
inyectores de Gas, uno por cada cilindro. Cada uno de estos inyectores de
Gas es controlado por el Ax-PRO, y son activados en sincronización con los
pulsos de inyección de gasolina, y el tiempo de apertura de cada inyector de
gas es función del tiempo de inyección de gasolina generado por la ECU del
vehículo, pero no igual.
La diferencia entre el tiempo de inyección de gas y el de gasolina es
justamente la corrección calculada por el Ax-PRO en cada ciclo,
dependiendo del estado del gas en ese instante. Uno de los factores más
importantes en la decisión de la cantidad de combustible a inyectar es la
lectura de la sonda lambda, o sensor de oxígeno.
La mayoría de los vehículos modernos usan este sensor. La información
proporcionada por la sonda lambda ayuda a la ECU del vehículo a controlar
la mezcla en su punto estequiométrico: si la mezcla resultó pobre, la ECU
intentará agregar más combustible, por el contrario, si la mezcla resulta rica,
en el próximo ciclo la ECU disminuirá la cantidad de combustible. Cuando el
sistema funciona a gas, y el ajuste es incorrecto, la ECU intentará
compensar la falta o exceso de combustible resultante aumentando o
disminuyendo el tiempo de inyección, respectivamente. El objetivo del
sistema Ax-PRO es lograr que el funcionamiento en gas del vehículo sea lo
más parecido posible al funcionamiento en gasolina. Si el sistema está bien
ajustado, los tiempos de inyección de gasolina generados por la ECU del
vehículo deberán ser iguales a los tiempos de inyección de gasolina con el
sistema funcionando a gas, para la mayoría de las condiciones de
funcionamiento del motor. Este ajuste se logra mediante un programa de
aplicación de fácil operación.
Corrección del Tiempo de Inyección de Gas
El tiempo de inyección de gas para cada cilindro se calcula ciclo a ciclo, en
tiempo real, de acuerdo a una cierta cantidad de factores. Existen tres tipos
de factores:
El tiempo de inyección de Nafta
El valor medido en los distintos sensores
Los valores de ajuste establecidos por el instalador.
Dentro del último factor, hay 7 variantes que deben ajustarse por el
instalador para controlar el tiempo de inyección de gas. Las dos primeras
son las más importantes, mientras que el resto de ellas pueden no usarse,
dependiendo de la exigencia que presente el vehículo.
Ajuste de Corrección Porcentual
Este valor agrega un factor proporcional al tiempo de nafta. Por ejemplo, si
este valor es 10 %, cuando el tiempo de inyección de nafta es 10 ms, este le
suma al tiempo de inyección de gas 1 ms.
Ajuste Tiempo de Inyección en Ralentí
Se utiliza como ajuste fino del tiempo de inyección, de forma tal que el
tiempo de inyección de gasolina en ralentí, sea igual funcionando a nafta o a
gas. Se expresa en mili-segundos.
Mapa de Corrección.
Funciona igual que el Ajuste de Corrección Porcentual, pero solo se aplica
en una cierta condición de carga y velocidad del motor. Ver más adelante el
mapa de corrección y como ajustarlo.
Límite del tiempo de Inyección.
Es una tabla que permite limitar el tiempo de inyección de gas de acuerdo al
régimen de funcionamiento del motor. Ver más adelante el mapa de
corrección y como ajustarlo.
Ajuste Tiempo de Inyección en Relanti (Según Banco, Motores en V)
Es igual al factor “Ajuste Tiempo de Inyección en Ralentí explicado antes,
pero solo se aplica a los inyectores de gas correspondientes al segundo
banco en un motor en V. Este factor sirve para compensar alguna diferencia
en los inyectores de gas que se ocupan de alimentar los cilindros del
segundo banco de inyectores del motor. El instalador, con la ayuda de la
lectura de la segunda sonda lambda, deberá modificar este tiempo,
seleccionando además cuales son los inyectores correspondientes al
segundo banco.
Ajuste del Tiempo de Inyección de Gas en función de la Aceleración y Desaceleración
Mediante estos factores, el sistema pueda cambiar el valor final de
corrección aplicado al tiempo de inyección de gas en función de la
aceleración y desaceleración del motor, para lograr que la mezcla resulte
ideal en tales condiciones.
Ajustes en Frío
En ciertas ocasiones, es necesario corregir el tiempo de inyección de gas
cuando la temperatura del motor aún es muy baja. El Ax-PRO posee dos
tipos de ajustes en Frío:
Corrección Estática
Corrección Dinámica. (AX-PRO, 2015)
Figura 11. Instalación del sistema AX-PRO
Fuente: http://www.axisgnc.com.ar/files/AxPro%20-%20Manual%20del%20Usuario%20-%20V
%201_05.pdf
BIBLIOGRAFÍA:
Agropasuma. (24 de 01 de 2016). Obtenido de http://agrupasuma.com/page/motores-a-gas-glp
AX-PRO. (24 de 01 de 2015). Obtenido de http://www.axisgnc.com.ar/files/AxPro%20-%20Manual%20del%20Usuario%20-%20V%201_05.pdf
GNC, O. (24 de 01 de 2016). Obtenido de http://www.oyrsagnc.com.ar/index.php/productos/reductores/equipos-completos/18-%20sistema-de-conversion-de-inyeccion-secuencial-gnv-glp
natural, v. e. (24 de 01 de 2015). Obtenido de http://www.fenercom.com/pages/pdf/formacion/Jornada_16_09_2015_Vehiculos_ecoeficientes_con_gas_natural/6-TRANSFORMACION-DE-VEHICULOS-DE-GASOLINA_GASOLEO-A-MIXTOS-CON-GAS-NATURAL-GAS_GO-fenercom-2015
