Sistema de Inyeccion Directa a Alta Presion

8/16/2019 Sistema de Inyeccion Directa a Alta Presion

1/23

CURSOSISTEMA DE INYECCIÓN DIESEL

COMMON RAIL

PROFESOR: LAUTARO DE LA FUENTE RODRÍGUEZ

SEPTIEMBRE 2005


2/23

SISTEMA DE INYECCIÓN DIRECTA A ALTA PRESIÓN

INYECCIÓN DIRECTA A ALTA PRESIÓN

El sistema de inyección directa a alta presión es un dispositivo de estructurasimilar a la de los sistemas de inyección electrónica de gasolina, donde elcombustible se hace llegar a una presión elevada hasta una rampa deinyección (de ahí su nombre COMMON RA!" a la #ue se acoplan loselectroinyectores, #ue se comandan por la unidad de control para producir lainyección de combustible en el cilindro$ Este sistema recoge las e%igencias delos a&os ' en materia de contaminación y propicia una conducción m)ssuave y económica, al tiempo #ue provee una mayor *actibilidad$

!a cada día m)s estrictas normas anticontaminación determinan #ue lossistemas de inyección a alta presión est+n complementados con dispositivos dereciclae de los gases de escape y catali-adores de o%idación, controlados por la misma unidad electrónica #ue gestiona el sistema de inyección$ !apostinyección asociada a un catali-ador de NO% permitir) reducir, adem)s deotros contaminantes, el porcentae de ó%idos de nitrógeno$

!a alta presión a la #ue se produce la inyección, #ue puede llegar hasta .$/0bares en alto r+gimen, *avorece enormemente la pulveri-ación del combustible#ue se vierte sobre la c)mara *ormada en la cabe-a del pistón (inyeccióndirecta", lo #ue supone una notable meora del proceso de combustión, con las

ventaas #ue reporta de reducción del consumo de combustible y de la emisiónde contaminantes, al tiempo #ue disminuye notablemente el ruido del motor,causa esta 1ltima por lo #ue dearon de utili-arse los sistemas de inyeccióndirecta en los vehículos de turismo$ 2or otra parte, la inyección se produce endos *ases3 una preinyección para reducir el ruido del motor y una inyecciónprincipal$


3/23

4igura .

5ados los elevados valores de presión #ue se obtienen en este sistema deinyección, deben tomarse las oportunas medidas de precaución en todas lasintervenciones #ue se realicen con el motor en *uncionamiento, pues una *ugadel combustible a alta presión puede resultar peligrosa por proyección delcombustible$ Es aconseable no intervenir en el circuito de alta presión con elmotor en marcha y esperar al menos treinta segundos despu+s de parado$

El calculador electrónico integra los par)metros de r+gimen motor, temperaturadel lí#uido re*rigerante, temperatura del aire de admisión, temperatura y presión


4/23

del combustible, presión atmos*+rica y posición del pedal del acelerador$ En*unción de estos par)metros determina el tiempo de la inyección a partir de lapresión del combustible y controla el caudal de inyección activandoel+ctricamente los inyectores para lograr su apertura durante un tiempocontrolado$ 6i es preciso, determina una preinyección para reducir los ruidos de

la combustión y una inyección principal$

!a inyección piloto o preinyección permite un precalentamiento de la c)mara decombustión ubicada en la propia cabe-a del pistón, evitando el pico de presióncausando por una r)pida combustión, lo #ue da lugar a un *uncionamiento m)sregular respecto a las inyecciones directas convencionales$

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

El circuito de alimentación de combustible de los sistemas de inyección diesel a

alta presión presenta una estructura similar a la adoptada en los sistemas deinyección electrónica de gasolina (ver *igura '", pudi+ndose di*erenciar elcircuito de baa presión *ormado por una bomba el+ctrica de alimentación .(generalmente sumergida en el deposito de combustible", el *iltro ' y la rampade retorno de combustible 7$ El circuito de alta presión lo constituyen la bombade alta presión /, la rampa o colector de alta presión 8 y los inyectores 0 demando electromagn+tico$ !a bomba de alimentación proporciona el caudaladecuado para abastecer a los inyectores y garanti-ar la lubricación yre*rigeración de la bomba de alta presión$ 5esde el *iltro y los inyectores seestablece un circuito de retorno de combustible, pasando por la rampa deretorno hacia el depósito$ !as cone%iones hidr)ulicas de alta presión see*ect1an mediante tubos de acero, acoplados entre los inyectores y la rampade alta presión, y entre +sta y la bomba de alta presión$

4igura '

9eneralmente se utili-a una bomba de alimentación de combustible de tipovolum+trico de c+lula de rodillos con motor de escobillas y e%citación de imanes


5/23

permanentes, como la representada en la *igura siguiente /$ El rotor . giraarrastrando por el motor el+ctrico creando los vol1menes ' #ue se despla-andesde la lumbrera de aspiración / a la de impulsión 8$ Estos vol1menes est)ndelimitados por los rodillos 0 #ue durante la rotación se adhieren a la pistae%terior 7$ !a bomba dispone de dos v)lvulas, de las cuales una reali-a la

*unción antirretorno para evitar el vaciado del circuito en la parada, y lasegunda : limita la presión de alimentación generalmente a 0 bar$

4igura /

!a bomba de alimentación esta comandada directamente por la unidad

electrónica de control, #ue la pone en *uncionamiento por medio del rel+ deinyección durante unos segundos cuando se acciona la llave de contacto y lapara despu+s si no se arranca el motor$ Con el motor en marcha se mantiene laalimentación el+ctrica, y, por lo tanto, el *uncionamiento de la bomba$

El circuito de alimentación ad#uiere di*erentes con*iguraciones seg1n laaplicación a determinados vehículos$ En muchos casos, se complementa condispositivos au%iliares de calentamiento del combustible aspirado del depósito yde en*riadores para el combustible de retorno$ En la *igura 8 se muestra uncircuito de alimentación de combustible, en el #ue se dispone una bomba dealimentación . del tipo de c+lula de rodillos, sumergida en el deposito, #ue

envía el combustible a trav+s del *iltro ; hasta la bomba de alta presión :$ Elsobrante retorna hasta el depósito desde el *iltro, la bomba de alta presión y losinyectores, pasando por el en*riador .., *ormado por un serpentín met)lico #ue*avorece el cambio t+rmico entre el combustible #ue pasa por +l y el aireambiente$

El en*riamiento del combustible antes de vertedero de nuevo al deposito sehace necesario dadas las altas temperaturas #ue alcan-a en la bomba de altapresión y en la rampa de distribución y los inyectores$ Con este en*riamiento seevita la *ormación de vapores #ue se produciría en el caso de verterlo calienteal depósito$


6/23

En el *iltro de combustible se dispone una v)lvula termost)tica capa- dedesviar el caudal de gasóleo hacia una espira de caldeo


7/23

alimentación supera los ',0 bar, se abre la v)lvula limitadora : permitiendo elpaso del combustible hacia el conducto ; de retorno al depósito$

!a v)lvula termost)tica 8 constituye una l)mina bimetral #ue da paso a unaparte del combustible hacia el conducto 0, cuando la temperatura del mismo es

in*erior al valor estipulado (generalmente .0=C"$ 5e a#uí se lleva el combustiblehasta la espira de caldeo, regresando por el conducto 7 #ue desemboca en lac)mara e%terior del elemento *iltrante, donde se me-cla con el #ue llega deldepósito por el conducto /$ Cuando la temperatura del combustible alcan-a undeterminado valor (generalmente '0=C", la v)lvula se termost)tica se cierracortando la circulación del combustible por la espira de caldeo, como semuestra en el detalle de la *igura$ Entre estos dos m)rgenes la temperatura, elelemento termost)tico se encuentra en una posición intermedia #ue permite lacirculación por ambos caminos$ En otras aplicaciones se utili-a una espira decaldeo el+ctrica, similar a la empleada en los sistemas convencionales deinyección 5iesel$

4igura 0

CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN

El circuito de alta presión lo constituyen una bomba de alta presión, la rampade inyección de los inyectores, intercone%ionados hidr)ulicamente comomuestra la 4igura 7$ !a bomba de alta presión 7 es arrastrada por el motor mediante la correa de la distribución #ue la impulsa a la mitad del r+gimen degiro del motor y suministra el combustible a alta presión los inyectores . (desde

' a .$/0 bares" a trav+s de la rampa de alta presión '$ !a presión de envío+sta controlada por el regulador 0 incorporado en la bomba y comandado por la


8/23

unidad de control :$ Este tipo de bomba no es distribuidora y, por tanto, nore#uiere sincroni-ación con el giro del motor$ 5ispone de / elementos debombeo, uno de los cuales puede ser puesto *uera de servicio por la unidad decontrol mediante una electrov)lvula de activación #ue permite reducir lacilindrada de la bomba y, con ello, la potencia absorbida en el *uncionamiento

del motor$

El combustible es enviado a alta presión por la bomba a la rampa de inyección', empla-ada en la culata, y se almacena en ella en cantidad su*iciente paracual#uier necesidad del motor, amortiguando las pulsaciones creadas por elvertido de combustible con las aperturas cíclicas de los inyectores$ El volumende la rampa est) adatado a la cilindrada del motor$ En la rampa de alta presiónse montan el captador de presión del combustible / y el sensor de temperatura8, cuyas in*ormaciones se envían a la unidad de control$

4igura 7

!a *igura : muestra en sección parcial una bomba de alta presión, en la #ue sedisponen tres elementos de bombeo ' regularmente espaciados, cuyos+mbolos son accionados sucesivamente por la e%c+ntrica : #ue se dispone enel )rbol de mando /, #ue gira sobre coinetes lubricados por el propiocombustible de alimentación$ El elemento de bombeo dispone una v)lvula deimpulsión de bola, presionadas ambas por sendos muelles$

El combustible enviado a presión de alimentación llega por el conducto 7 y unaparte del mismo pasa a trav+s de la v)lvula de lubricación 0 directamente aengrasar los coinetes del ee de mando a trav+s del conducto 8, retornando por el conducto < al depósito a trav+s del en*riador$ 6i la presión de alimentaciónsupera los ,; bar (lo #ue ocurre en cuanto se pone en marcha el motor", el+mbolo de la v)lvula 0 se retira por su asiento y dea abierto el conducto lateral8$ El caudal principal de alimentación sube por este conducto lateral hasta lac)mara de bombeo de cada uno de los elementos, a la #ue entra a trav+s de lav)lvula de aspiración, llenado el volumen de la misma, #ue aumenta con eldescenso del pistón$ Con el giro del )rbol de mando, llega un instante en #ue

la e%c+ntrica : empua al embolo de bombeo #ue sube comprimiendo elcombustible en la c)mara e impuls)ndole a salir a trav+s de la v)lvula de bola


9/23

.' hacia el conducto .. #ue lo lleva a la rampa de inyección$ !a presión deenvío del combustible est) controlada por el regulador ., #ue establece una*uga de retorno a trav+s del conducto < cuando es activado cíclicamente por launidad de control, como veremos posteriormente$

4igura :

En la *igura ; se muestran con detalle las *ases de aspiración y bombeo de unelemento$ Cuando la e%c+ntrica presenta su per*il bao al ta#u+, el +mbolo baaimpulsado por el muelle antagonista y la succión #ue e*ect1a en el cilindro hace#ue se despegue de su asiento el disco de la v)lvula de aspiración propiciando

la entrada de combustible al cilindro (detalle de la i-#uierda"$ En el giro del)rbol de mando, llega un instante en #ue la leva empua al +mbolo hacia arribay +ste presiona el combustible encerrado en el cilindro (detalle de la derecha"$!a presión obtenida aplica el disco de la v)lvula de aspiración contra suasiento, impidiendo la salida del combustible, mientras #ue la misma presiónabre la v)lvula de bola para permitir #ue el combustible *luya a su trav+s haciael conducto de salida #ue lo lleva a la rampa de alta presión$

El volumen total de combustible impulsado por la bomba, es la suma de losvol1menes suministrados por cada uno de los tres +mbolos de bombeo$ 6i sedesea reducir este volumen para disminuir la potencia absorbida por la bomba,puede desactivarse uno de ellos, lo cual resulta conveniente cuando el motor *unciona en cargas parciales, para ello se dispone en el tercer elemento debombeo una unidad electromagn+tica . (*igura


10/23

4igura ;

4igura <

El regulador de la alta presión lo constituye un obturador es*+rico : (*igura ."

montado sobre la v)lvula ., presionado por un v)stago ' #ue se constituye eln1cleo móvil de un electroim)n 7, cargado por el muelle 8, taradoconvenientemente$ !a bobina / del electroim)n recibe impulsos de tensión dela unidad electrónica de control para activarlo$ En posición de reposo(electroim)n no alimentado", el muelle 8 empua al n1cleo 0 y v)stago ' contrala v)lvula de bola :, manteni+ndola aplicada contra su asiento /$ En estaposición, el combustible enviado a presión desde los +mbolos de bombeo#ueda aplicado a la v)lvula, abri+ndola para alcan-ar el conducto de retornocuando la presión supera la *uer-a del muelle antagonista (generalmenteestablecida por encima de los . bar"$ 6i la unidad de control alimenta labobina / del regulador, se produce la activación de su n1cleo y el v)stago ' se

aplica ahora con mayor *uer-a sobre la v)lvula de bola, con lo #ue sube lapresión regulada$ !a corriente de mando de la bobina del regulador la


11/23

proporciona la unidad de control de *orma cíclica, con una determinada*recuencia, logr)ndose así la regulación de la presión al valor m)s convenientepor la relación de tiempo v)lvula abierta>v)lvula cerrada$

4igura .

!a *igura .. muestra la ubicación del regulador de la alta presión en la bomba,donde el combustible llega a presión por el conducto . desde los +mbolos debombeo y sale por el conducto ' hacia la rampa de inyección$ !a presión deenvío est) aplicada a la v)lvula de bola : del regulador, #ue es presionada por el v)stago 0 y el muelle / del regulador$ 6i la presión de envío sobrepasa la*uer-a del muelle, la v)lvula se abre permitiendo el escape del combustible por

el conducto de retorno 7, lo #ue conlleva un descenso de la presión de envío$!a activación cíclica de la bobina 8 del electroim)n por parte de la unidadelectrónica de control hace aumentar la *uer-a con la #ue se aplica la v)lvulacontra su asiento y, en consecuencia, la presión de envío$

4igura ..


12/23

Así pues, el regulador de presión o*rece dos *ases o condiciones de*uncionamiento di*erentes3 un pilotae mec)nico y otro el+ctrico$ En el pilotaepuramente mec)nico, el circuito de alta presión est) sometido a variaciones depresión, debido a #ue +sta aumenta durante la comprensión de cada uno de los+mbolos de bombeo y disminuye durante las aperturas de los inyectores$ !a

vibración de la v)lvula de bola del regulador amortigua estas oscilaciones$ ?odoello ocurre mientras el regulador no est) activado el+ctricamente, es decir,cuando la unidad electrónica de control no envía impulsos de corriente$ 2or elcontrario, cuando se activa el electroim)n del regulador, la *uer-a del mismo sesuma a la del muelle antagonista (pilotae el+ctrico" y el valor de la presión deapertura de la v)lvula del regulador aumenta$ 2or otra parte, en *unción deltiempo de e%citación del electroim)n, se permite una mayor o menor *uga delretorno de combustible, consigui+ndose de esta *orma regular la presiónmediante la variación de los impulsos de mando de la corriente de e%citaciónproporcionada por la unidad electrónica de control$

En los sistemas de inyección de combustible a alta presión, los inyectoresest)n constituidos por una tobera propiamente dicha y una electrov)lvula demando, situada en la parte superior del inyector, como se muestra en la *igura.'$ El combustible llega a alta presión por el racor . provisto de *iltro de barra,hasta la c)mara de mando < a trav+s del calibrado 8 y hasta la c)mara depresión : por un conducto lateral similar al de los inyectores convencionales$En la tobera, la agua ; es presionada contra su asiento por el muelle 7, taradoa la presión de inyección$ No obstante, el levantamiento de la agua no seproduce en condiciones normales, ya #ue la presión act1a en las dos c)marascitadas, la de mando < y la de presión : y se contrarrestan, permaneciendo laagua ; inmóvil sobre su asiento presionada por el muelle 7$

4igura .'

2or encima de la c)mara de mando se dispone un taladro calibrado / #ue

comunica con el retorno de combustible ' cuando la electrov)lvula es activadapor la unidad electrónica de control$ En posición de reposo de esta


13/23

electrov)lvula (cuando no recibe corriente" su n1cleo .. es empuado por elmuelle antagonista .=, #ue presiona una v)lvula de bola #ue tapa el ori*icio de*uga /$ Cuando la electrov)lvula recibe impulsos de corriente, el n1cleo esatraído por la bobina .' del electroim)n y se destapa el ori*icio de *uga /, cuyotaladro es de mayor dimensión #ue el de entrada 8 de combustible a la c)mara


14/23

despla-amiento hacia arriba de su v)stago ., con lo cual, la alta presiónreinante en la c)mara empua la v)lvula de bola abriendo el conducto calibrado', #ue permite una *uga de combustible de la c)mara de mando hacia elretorno$ Con ello, la presión cae en +sta c)mara, dado #ue es mayor eldi)metro del ori*icio de *uga ' #ue el de alimentación 8, mientras #ue en la

c)mara de presión 7 se mantiene el valor de presión$ !a di*erencia depresiones #ue act1an sobre la agua del inyector en estas nuevas condicionesprovoca el levantamiento de la misma con el #ue se obtiene la inyección delcombustible en el cilindro$

!a presión sube de nuevo en la c)mara de mando y se iguala a la de la c)marade presión del inyector con lo cual, se produce el cierre de la tobera y *inali-a lainyección$

!a velocidad de apertura de la agua del inyector depende de la relación desección entre los dos ori*icios calibrados de la c)mara de mando$ 2or otra

parte, el di)metro del ori*icio calibrado de entrada a la c)mara in*luye en eltiempo de cierre del inyector$ !a apertura del inyector depende del tiempo deactivación de la electrov)lvula de mando$ 2ara impulsos cortos de mando, laagua del inyector no se eleva totalmente, dado el escaso tiempo de activacióny la inercia #ue presenta al movimiento de elevación$ Con ello se obtiene unmenor caudal de inyección$ 6in embargo, para tiempos de activación de laelectrov)lvula mayores, la agua del inyector se eleva totalmente liberando losori*icios de salida del inyector, lo #ue supone un mayor caudal de inyección$

Así pues, la cantidad de combustible inyectado depende del n1mero y di)metrode los agueros del inyector, del tiempo de activación de la electrov)lvula demando y de la presión del combustible en la rampa de inyección$ 6i el tiempode activación de la electrov)lvula es corto, la cantidad de combustibleinyectada es pe#ue&a y la presión de inyección es in*erior a la reinante en larampa$ Cuando la duración de los impulsos de mando de la electrov)lvula esmayor, la cantidad de combustible inyectada es grande, al tiempo #ue lapresión de inyección alcan-a el mismo valor de la presión en la rampa$ !a*igura .8 muestra un diagrama de los caudales de inyección obtenidos en*unción del tiempo de apertura, para di*erentes valores de presión en la rampade inyección$


15/23

4igura .8

!a alimentación el+ctrica de la electrov)lvula se produce en dos *ases3 en laprimera se le aplica una tensión apro%imada de ;@ (*ase de activación",estableci+ndose una corriente de ' durante ,/ milisegundosapro%imadamente, con la cual se provoca una subida r)pida de la agua$ En lasegunda *ase se aplica una tensión de 0@ (*ase de mantenimiento", con la #uese logra una corriente de .'A, su*iciente para mantener activada laelectrov)lvula, limitando así la potencia el+ctrica absorbida$

SENSORES Y ACTUADOTES

El sistema de inyección a alta presión se complementa con una serie desensores de tipo convencional, como el caudalímetro de aire, el captador depresión en colector, el sensor de r+gimen motor, la sonda de temperatura delmotor, temperatura del aire y del gasóleo, captador de carrera de pedal, sensor de presión en rampa, etc, #ue envían sus se&ales a la unidad de control, la cuallas procesa como en otros sistemas y establece los caudales de inyección y elinstante del inicio de la misma$ !a *igura .0 muestra el es#uema decone%ionado de los diversos sensores y actuadotes a la unidad electrónica decontrol en un determinado modelo$


16/23

4igura .0

!a unidad electrónica de control ./' est) alimentada en tensión a trav+s de lallave de contacto CA, #ue toma corriente de la batería BB y la lleva a lacaa de *usibles B4, de donde se toma corriente para la citada unidad decontrol y la caa de precalentado ..0$ !os *usibles 4' y 4.' alimentan elcaptador de velocidad del vehículo .7' y el cuadro de instrumentos 8$5esde la batería se toma corriente directa tambi+n para la caa de *usiblesB4., #ue alimenta a trav+s de los *usibles 48 y 4' al rel+ doble de inyección./8, donde el primerote los rel+s alimenta a la unidad de control, a la bobinael segundo rel+ y al regulador de presión del combustible ./''$ la activación dela bobina del primer rel+ se e*ect1a por medio de la unidad de control a la #ueest) conectada dicha bobina, mientras #ue la segunda bobina se conecta

tambi+n a la unidad de control a trav+s del interruptor de inercia .''$

El segundo rel+ alimenta en tensión a trav+s del *usible 4.. al contactor delpedal de embrague :80, caudalímetro de aire ./., electrov)lvula E9R .'0/,electrov)lvula de regulación de la presión del turbo .'// y desactivador .';del tercer pistón de la bomba de alta presión$ 5esde este mismo rel+ sealimenta tambi+n la bomba el+ctrica de alimentación de combustible .'..$

!os diversos sensores y actuadotes se conectan a la unidad de control a la #ueenvían la in*ormación correspondiente y de la #ue reciben los adecuadosimpulsos el+ctricos de mando, como ocurre con la bobina del regulador de

presión del combustible ./'', el captador de velocidad del vehículo .7', elcontactor del pedal de embrague :80, la caa de precalentado ..0, el


17/23

caudalímetro de aire ./., la electrov)lvula E9R .'0/, la electrov)lvula deregulación de la presión del turbo .'// y el desactivador .'; del tercer pistónde la bomba de alta presión$ 2or el contrario, otros sensores recibenalimentación directamente de la unidad de control (generalmente 0@" ydevuelven la se&al de control a la misma, como es el caso del sensor de

r+gimen motor ././, el captador de posición del acelerador .'7., el sensor dealta presión ./'., el captador de presión de aire de administración ./.', lasonda de temperatura del motor .'' y el captador de posición del motor ...0$!a unidad de control procesa todas las se&ales #ue recibe y comanda directa eindividualmente los inyectores .//., .//', ./// y .//8$

Es especi*ico de este sistema de inyección el captador de presión delcombustible en la rampa, de tipo pie-oel+ctrico, el cual suministra una tensiónproporcional a la presión en la rampa, #ue es anali-ada por la unidad de controlpara comandar el regulador de presión modi*icando su tarado para conseguir #ue la presión regulada sea igual a la real obtenida en la rampa$ !a se&al

enviada por este sensor a la unidad de control es apro%imadamente de ,0 @para una presión de . bar y .,/ @ para / bar$

?ambi+n es especí*ico de este sistema de inyección el captador de posición delmotor, #ue se ubica *rente a la rueda dentada del )rbol de levas y envía a launidad electrónica de control una se&al #ue permite conocer la posición del)rbol de levas, lo #ue a su ve- determina la posición de los pistones en elmotor, #ue sirve para sincroni-ar las inyecciones respecto a la posición de lospistones (inyección secuencial"$ Este sensor es del tipo de e*ecto all, similar alos utili-ados en las inyecciones de gasolina, por lo #ue se le conoce tambi+ncomo sensor de *ase$

!as se&ales enviadas por los distintos sensores a la unidad de control sonprocesadas en +sta y determinan la activación de los distintos actuadotes paraadecuar el caudal y la presión de la inyección a las diversas condiciones de*uncionamiento del motor$ En este aspecto citaremos las siguientespeculiaridades3

Caudalímetro de aire3 mide el caudal de aire admitido por el motor y su se&alpermite adecuar el caudal de inyección a la masa de aire$ ?ambi+n se utili-aesta se&al para determinar el porcentae de reciclae de los gases de escape y

para limitar la *ormación de humos (por corrección del caudal de inyección"durante las *ases transitorias, aceleración y deceleración$

Captador de r+gimen del motor3 permite determinar el r+gimen del motor y laposición angular del cigDe&al$

Captador del pedal del acelerador3 registra las condiciones de marcha delmotor (carga" y, a partir de esta in*ormación, unto con la de r+gimen, elcalculador electrónico determina el caudal b)sico de inyeccion (tiempo ypresión"$

6ensor de *ase3 su se&al permite reconocer el paso de los pistones por elp$m$s$ para sincroni-ar las inyecciones individualmente$


18/23

6onda de temperatura del motor3 in*orma a la unidad de control de latemperatura del lí#uido re*rigerante del motor$ En *unción de esta se&al, elcalculador electrónico austa el tiempo de precalentado y postcalentamiento, elcaudal de arran#ue, el r+gimen de ralentí y el caudal de inyeccion$ ?ambi+n se

utili-a esta se&al para autori-ar el reciclado de los gases de escape y limitar elcaudal de inyeccion cuando la temperatura del motor es crítica y para activar lapuesta en marcha de los electroventiladores de re*rigeración$

6onda de temperatura del aire de admisión3 in*orma a la unidad de control de latemperatura del aire admitido por el motor para adecuar los caudales deinyeccion en *unción de este par)metro$6onda de temperatura del combustible3 su se&al permite conocer la densidaddel combustible y se utili-a para austar el caudal de inyección de acuerdo conella$

Captador de presión del combustible3 permite medir el valor de presión en larampa de inyeccion y, en *unción de la misma, determinar la cantidad decombustible #ue debe inyectarse (tiempo de inyeccion"$ ?ambi+n se utili-a estase&al para asegurar la regulación de la presión del combustible en la rampa ydeterminar la presión de inyección$

Captador de presión atmos*+rica3 determina la densidad del aire aspirado y suse&al se utili-a para corregir el caudal de aire medido y para impedir en ciertassituaciones el reciclae de gases de escape$

Captador de presión en colector de admisión3 su se&al permite regular lapresión de sobrealimentación, el tiempo de inyección (caudal" y la alta presiónde combustible$

Captador de velocidad del vehículo3 determina la velocidad del vehículo y larelación de marcha seleccionada en la caa de cambios para optimi-ar lasaceleraciones y reducir los tirones en la marcha$

Contactor de *reno3 permite al calculador de inyección asegurar una conducciónsuave, detectando una situación de deceleración$ Esta se&al se anali-a en launidad de control untamente con la del pedal del acelerador$

Contactor de embrague3 permite conocer la situación de marcha y su se&al seutili-a para corregir los tirones e irregularidades de giro del motor en loscambios de marcha$

ESTRATEGIAS DE FUNCIONAMIENTO

!a unidad electrónica de control asegura la gestión del sistema y su programaincluye las *unciones de control de la inyeccion, las estrategias de suavidad deconducción, la *unción de antiarran#ue y la diagnosis, con memori-ación de los

de*ectos #ue se produ-can$ ?ambi+n comanda el *uncionamiento de loselectroinyectores, la caa de precalentado, la desactivación del tercer pistón y el


19/23

regulador de presión$ 2ara reali-ar estas *unciones, el calculador electrónicodispone de varias cartogra*ías memori-adas #ue intervienen en el c)lculo de lacantidad de combustible #ue debe inyectarse en cada situación$El *uncionamiento del sistema de inyeccion directa a alta presión se produce envarias *ases$ Cuando el motor gira en regímenes baos (ralentí, por eemplo" la

presión de inyección se regula a un nivel bao para controlar con precisión uncaudal de inyeccion pe#ue&o, #ue es el adecuado a estas condiciones de*uncionamiento$ 6in embargo, cuando se re#uiere una gran potencia del motor,en los altos regímenes, el tiempo disponible para abrir los inyectores es menor,lo #ue implica #ue la presión del combustible haya de ser alta para obtener elimportante caudal re#uerido para estas condiciones de *uncionamiento$ A partir de la in*ormación de r+gimen motor se regula el valor de la alta presión para#ue el volumen de combustible inyectado sea su*iciente en cual#uier condiciónde marcha$ Este aspecto est) grabado en una memoria especí*ica delcalculador electrónico (cartogra*ía de presión"$

2or su concepción, el sistema de inyeccion directa a alta presión go-a de tresgrados de libertad3 la presión de inyeccion, #ue puede ser modi*icada actuandosobre el regulador, el caudal de combustible, #ue se modi*ica actuando sobre eltiempo de apertura del inyector, y el inicio de la inyeccion, #ue se determinaprincipalmente a partir de las se&ales del r+gimen de giro y la carga del motor,teniendo en cuenta tambi+n la se&al de *ase$ Corrigiendo convenientementeestos tres par)metros se consigue adecuar la inyección a las necesidades delmotor en cual#uier circunstancia de *uncionamiento$

!a cantidad de combustible #ue debe inyectarse en cada instante se calcula apartir de las se&ales b)sicas de posición del pedal del acelerador, r+gimenmotor, temperaturas del motor y de gasóleo, presión de alimentación y caudalde aire admitido, como ya se ha comentado$ En *unción de estos par)metros, elcalculador electrónico establece cantidad de combustible #ue debe inyectarse ydetermina la alta presión necesaria en la rampa de inyección, el caudal deinyección y el tiempo de inyección, seg1n una serie de cartogra*íasmemori-adas$ ?ambi+n establece la cantidad de combustible #ue debesuministrarse en la preinyección y durante la inyección principal$ El calculador act1a independientemente sobre cada inyector modi*icando los valores de lainyección para conseguir un giro regular del motor$ 2ara el arran#ue y paradadel motor el calculador recurre a estrategias especí*icas$

El tiempo de inyección se determina a partir de la cantidad de combustible #uedebe inyectarse, la presión disponible en la rampa de inyección y el r+gimendel motor$ El inicio de la inyección se calcula en *unción de la cantidad decombustible #ue se debe inyectar$ Cuando la temperatura del motor es baa see*ect1a una corrección del avance$ !a se&al emitida por la sonda detemperatura del combustible se utili-a *undamentalmente para controlar elregulador de presión y la de temperatura del motor para determinar el caudalde inyección$

El modo de inyeccion est) controlado por el calculador electrónico, #ue decide

si es precisa una preinyección o se establece directamente la inyeccionprincipal$ En general, la preinyección se suprime a partir de las / r$p$m$ la


20/23

presión del combustible en la rampa se modi*ica en *unción de las condicionesde *uncionamiento del motor$ En la *ase de arran#ue esta presión es baa (por eemplo '8 bar" y en cargas parciales se *ia alrededor de 8 bar,aumentando a medida #ue lo hacen el r+gimen y la carga del motor$

!a inyeccion piloto (preinyección" produce un precalentamiento previo de lac)mara de combustión con el #ue se logra un acondicionamiento de la mismapara #ue la combustión se realice de una manera r)pida en la inyecciónprincipal$ Con ello se consigue disminuir notablemente el retardo de lain*lamación típico de los motores diesel convencionales, #ue es el causanteprincipal del elevado ruido de estos motores$ !a preinyección #ue se estableceen los baos regímenes en los sistemas de inyección a alta presión (commonrail" representa apro%imadamente el ' del caudal de la inyección principal enplena carga y el despla-amiento con respecto a la inyección principal es deapro%imadamente un milisegundo$

El caudal de inyeccion y el inicio de +sta los controla permanentemente elcalculador electrónico, posibilitando una regulación instant)nea del r+gimen degiro, modi*icando ligeramente el caudal de cada cilindro de maneraindependiente, con lo #ue se consigue una alta regularidad de marcha delmotor, #ue reduce notablemente las vibraciones$ El calculador electrónicoanali-a las di*erencias de velocidad de giro instant)neo en cada cilindro y, apartir de esto, calcula una corrección personali-ada del caudal de combustibleinyectado$ Esta misma *unción permite establecer un r+gimen de ralentíacelerado para condiciones de *uncionamiento en *río del motor, atendiendo*undamentalmente a la se&al de la sonda de temperatura del motor$

En condiciones de marcha en retención, y por debao de un determinador+gimen se produce un corte de inyección$ !a inyección se reanuda al acelerar nuevamente$ ?ambi+n se obtiene un corte de inyección para un determinador+gimen m)%imo$El desactivador del tercer pistón de la bomba de alta presión se comanda por launidad electrónica de control, #ue se garantice en cual#uier circunstancia elsuministro de combustible necesario$ Así, la bomba *unciona con los trespistones activados en condiciones de ralentí del motor y a partir de los dostercios de la plena carga$ En el resto de condiciones, es decir, en cargasparciales, *unciona con dos pistones$ ?ambi+n se desactiva el tercer pistón

cuando la temperatura del motor sobrepasa los .7=C$

5urante la *ase de arran#ue, el calculador electrónico controla el*uncionamiento de la bomba de alimentación, el regulador de alta presión y elsistema de precalentado$ 6i no se produce el arran#ue al cabo de tressegundos, se corta la alimentación el+ctrica de la bomba de combustible$5esde el inicio del arran#ue, el calculador *ia el valor de la alta presión a partir de la temperatura del motor$ Al cortar el contacto para detener el motor, elcalculador corta la corriente de mando del regulador de alta presión y lacorriente de alimentación de los electroinyectores$ 5espu+s de la parada delmotor, el rel+ doble permanece alimentado durante cuatro segundos

permitiendo al calculador reali-ar un diagnostico de los elementos del sistema$


21/23

En el cuadro de instrumentos del vehículo se dispone una lu- testigo #ue seenciende en caso de anomalía del sistema de inyección$ En esta situación, elcalculador electrónico determinada un modo de inyección en *ase degradadalimitando el caudal de combustible de combustible inyectado, lo #ue permite el*uncionamiento del motor a escasa potencia, sin sobrepasar las / r$p$m$ y

guarda en su memoria la avería detectada$

DISPOSITIVOS AUXILIARES

!os sistemas de inyección a alta presión se complementan con una serie dedispositivos au%iliares, de estructura y características similares a las de otrossistemas de inyección, como son el turbocompresor, el sistema de reciclado delos gases de escape, el sistema de precalentado, etc$ el *uncionamiento detodos estos dispositivos est) controlado por el calculador electrónico, #uedetermina su puesta en marcha o parada en *unción de las condiciones de

marcha del motor$

En la actualidad es muy *recuente la utili-ación de un dispositivo antiarran#uecombinado con el sistema de inyección y pilotado por la propia unidadelectrónica de control, #ue act1a como sistema antirrobo, inhibiendo el*uncionamiento del motor cuando se pretende e*ectuar su arran#ue utili-andootros medios #ue no sean los convencionales, como puentes el+ctricos$

!a *igura .7 muestra de *orma es#uem)tica la disposición del turbocompresor yel sistema de reciclado de los gases de escape, controlados ambos por elcalculador electrónico de la inyección, #ue comanda la alimentación el+ctricade las electrov)lvulas de mando del reciclado de gases de escape y de lav)lvula reguladora de la presión del turbo$ !as capsulas neum)ticas de estasv)lvulas se accionan por vacío y se conectan mediante tubos adecuados a labomba de vacío, de la manera convencional, #uedando intercalada en elcircuito neum)tico la correspondiente electrov)lvula de mando #ue se comandadesde la unidad electrónica de control del sistema de inyección$


22/23

4igura .7

!as estrategias de mando de estos dos sistemas se establecen en *unción delas condiciones de marcha del motor y, así, el reciclado de gases de escape seactiva en condiciones de *uncionamiento en ralentí y cargas parciales,#uedando suprimido en las aceleraciones y plenas cargas, o durante el*uncionamiento en *río del motor$ !a unidad electrónica de control, en *unciónde las se&ales de r+gimen de giro del motor, caudal de combustible inyectado,caudal y temperatura de aire aspirado y temperatura del li#uido re*rigerante,acciona la electrov)lvula con una se&al de onda cuadrada #ue permite unamayor o menor comunicación de la depresión a la v)lvula neum)tica dereciclado de gases$ !a regulación de la presión de sobrealimentación seobtiene activando la electrov)lvula correspondiente cuando la presión dealimentación alcan-a el valor preconi-ado de tarado, en cuyo caso, el captador de presión correspondiente envía una se&al a la unidad electrónica de control$

Estas dos electrov)lvulas se comandan por el calculador electrónico en *unciónde una cartogra*ía especí*ica memori-ada, de manera #ue el reciclado de


23/23

gases se establece en un determinado porcentae tomando como datosprincipales la cantidad de combustible inyectado, la presión atmos*+rica y lacantidad de aire admitido por el motor$ !a cartogra*ía de sobrealimentaciónpermite, a partir de la cantidad de combustible inyectado, determinar lasobrealimentación de aire$

El sistema de precalentado presenta una estructura similar a la de los sistemasconvencionales, donde el rel+ de precalentado est) comandado por la unidadelectrónica de control, como muestra el es#uema de la *igura .: #ue es #uiendetermina los tiempos de precalentamiento y postcalentamiento en *unción delas se&ales recibidas de r+gimen, carga y temperatura del motor,*undamentalmente$ Resulta corriente una estrategia de *uncionamiento en la#ue se alimentan las buías de precalentado durante unos segundos antes delarran#ue, cuando se acciona el contacto, y se mantiene la alimentación duranteun cierto tiempo si la temperatura del li#uido re*rigerante del motor es in*erior a'=C y el motor est) girando$ !os tiempos de postcalentamiento dependen

esencialmente de la temperatura del motor y van desde .; a 7 segundos$ 6einterrumpe el postcalentamiento si la temperatura del motor supera los '=C, elcaudal inyectado es superior a /0 mmF o cuando el r+gimen de giro supera las' r$p$m$, indistintamente$

4igura .:

El sistema de re*rigeración del motor tambi+n suele estar comandado por launidad electrónica de inyeccion, #ue comanda el *uncionamiento de loselectroventiladores de re*rigeración tanto para el desempe&o de su *unciónelemental, como para la necesidad de ventilación #ue precisa el sistema declimati-ación$ En este sistema, adem)s se comanda tambi+n por el calculador electrónico el *uncionamiento del compresor$

Sistema de Inyeccion Directa a Alta Presion

Documents

Transcript of Sistema de Inyeccion Directa a Alta Presion