Sistema Riel Comun BOSCH

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1 Riel Común Bosch Capítulo 1 VISTA GENERAL DEL SISTEMA Este revolucionario Sistema de Inyección Electrónico Diesel se está aplicando a todos los motores Diesel de Vehículos Comerciales, de todos los tamaños, así como en los Motores Estacionarios, Motores de Barcos, Motores de Ferrocarriles y muchas aplicaciones adicionales más, inclusive en motores pequeños de Vehículos de Pasajeros. La presión de trabajo de este sistema inclusive sobrepasa los 1.350 Bares (cerca de 20.000 lb/pulg2) y son usados para generar potencias que sobrepasan a 160 Kw por Cilindro del Motor. El mayor logro de este desarrollo no solamente ha sido el incremento de potencia del motor, sino también la reducción del consumo de combustible, así como la reducción de los gases contaminantes hacia la Atmósfera. Otro aspecto importante ha sido la reducción de ruido en el motor, factor significativo en especial cuando hablamos de aplicaciones para vehículos de Pasajeros.

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1 Riel Común Bosch Capítulo 1

VISTA GENERAL DEL SISTEMA

Este revolucionario Sistema de Inyección Electrónico Diesel se está aplicando a

todos los motores Diesel de Vehículos Comerciales, de todos los tamaños, así

como en los Motores Estacionarios, Motores de Barcos, Motores de Ferrocarriles y

muchas aplicaciones adicionales más, inclusive en motores pequeños de

Vehículos de Pasajeros. La presión de trabajo de este sistema inclusive sobrepasa

los 1.350 Bares (cerca de 20.000 lb/pulg2) y son usados para generar potencias

que sobrepasan a 160 Kw por Cilindro del Motor.

El mayor logro de este desarrollo no solamente ha sido el incremento de potencia

del motor, sino también la reducción del consumo de combustible, así como la

reducción de los gases contaminantes hacia la Atmósfera. Otro aspecto

importante ha sido la reducción de ruido en el motor, factor significativo en

especial cuando hablamos de aplicaciones para vehículos de Pasajeros.

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Comparando con el sistema convencional Mecánico-Electrónico con levas de

empuje de los Inyectores, este Sistema de la Firma Bosh de Riel Común para

Motores de Inyección Directa Diesel logra entregar una considerable y alta

flexibilidad en la adaptación de este sistema a varias aplicaciones de los modernos

motores diesel, y lo podemos definir de esta manera:

-Un área muy extensa de aplicaciones (para Vehículos de Pasajeros y Vehículos

Comerciales Livianos, con potencias de salida de más de 30 Kw por cilindro del

Motor También en Vehículos Pesados, Locomotoras, Barcos y otros, con

potencias de salida de más de 200 KW por cilindro del Motor).

-Alta presión de Inyección que llega y sobrepasa los 1.400 Bares de presión

(sobre las 20.000 lb/pulg2).

-Inyección variable en el arranque y en todas las etapas de aceleración.

-Posibilidad de realizar una Inyección Piloto, una Inyección Principal y una

Inyección Posterior a la Principal.

-Posibilidad de Control de la presión y la variación de acuerdo al modo de

operación.

Este sistema de Inyección moderno instalado en motores rápidos ha desplazado a

las bombas tradicionales lineales con control electrónico, a bombas rotativas

con control electrónico, e inclusive a los sistemas de Bomba-Inyector solidarios

al bloque de cilindros, sistema último que realmente ha sido diseñado para

motores de mayor potencia, pero que nos sirven de comparación con el sistema

de Riel Común.

Podemos ver la comparación entre estos sistemas en el cuadro que tenemos a

continuación.

COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SITEMAS UTILIZADOS

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El sistema con Bomba Rotativa genera presión y la distribuye hacia los

inyectores.

El sistema de Unidad Inyectora empuja a la Bomba Inyector de forma mecánica,

mientras el computador controla el tiempo y el avance de inyección.

El sistema de Riel Común tiene una bomba que genera la alta presión y el

Computador controla la apertura de los inyectores, controlando todos los

parámetros de aceleración.

FUNCIONES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN

La generación de presión y la Inyección del combustible están completamente

desacopladas del sistema de Inyección de Acumulador de Riel Común. La

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Generación de la Presión es lograda independientemente de la velocidad del

motor o de la cantidad del combustible inyectado.

El combustible es concentrado en el Acumulador de Alta Presión (Riel), listo para

ser inyectado. La cantidad de combustible depende de la aceleración imprimida

por el conductor, las necesidades del motor y el inicio de la inyección (principio

de envío), así como la presión de la inyección son calculados por el

Computador del Sistema (ECU), el cual se basa en los Mapas de sus

memorias.

La Computadora “comanda” a las Válvulas Selenoides de cada Inyector,

instalado para cada cilindro del Motor, inyectando el caudal necesario de

combustible de acuerdo a las órdenes recibidas.

Para ello, el Computador recibe señales de varios Sensores, con cuya

información coordina la necesidad de comandar el tiempo requerido de apertura

de cada Inyector, entregando el combustible en el momento más apropiado y el

caudal indispensable.

El sistema Eléctrico y Electrónico está formado por los siguientes elementos:

-Computadora (ECU)

-Sensor de Velocidad del Cigüeñal (RPM)

-Sensor de Velocidad del Eje de Levas

-Sensor del Pedal del Acelerador

-Sensor de presión de Generación

-Sensor de presión del Riel

-Sensor de Temperatura del Refrigerante

-Medidor de Flujo o masa de Aire ingresada al Motor

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ESQUEMA DEL SISTEMA DE INYECCIÓN EN RIEL COMÚN

Como se puede ver en el esquema, el sistema de Inyección de Riel Común

utiliza una estructura similar a los sistemas de inyección electrónica de

Gasolina, ya que la presión generada por la bomba de alta presión se almacena

en los inyectores y estos son controlados por el Computador.

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEL COMÚN

Utilizando las señales de entrada de los Sensores, el Computador registra los

requerimientos del Conductor (posición del pedal del acelerador) y define

instantáneamente la operación desarrollada por el motor y el vehículo. Ella

procesa las señales que han sido generadas por los sensores y por aquellas que

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recibe por los Datos de las líneas CAN (DATA BUS). Basada en esta

información, puede controlar la apertura y el cierre de los selenoides de los

inyectores, y de esta forma se controla el motor.

La velocidad del motor es medida por el Sensor de Velocidad o de revoluciones

del Cigüeñal y el Sensor de Posición del Eje de Levas determina la secuencia

de encendido. La señal eléctrica que es generada por un Potenciómetro

localizado en el pedal del acelerador, informa al Computador la cantidad de

aceleración que ha operado el Conductor, o en otras palabras, el Torque que

requiere tener el Motor.

El medidor de Masa o Flujo de aire que ingresa al motor le entrega al

Computador la señal eléctrica para que ella sepa qué cantidad de aire esta

ingresando instantemente y se pueda adaptar a la combustión, de tal manera que

se coordina con exactitud el control de emisiones. Como adicionalmente el motor

generalmente está equipado con un Turbo cargador y con un control de presión

de carga, un Sensor de presión de carga puede medir esta presión.

Con bajas temperaturas exteriores o ambientales y con baja temperatura del

motor, el Computador recibe estas señales de los sensores de Temperatura del

Refrigerante y de la Temperatura del Aire aspirado, para adaptar el punto exacto

de inicio de la Inyección, de la Post inyección y para los parámetros siguientes

para las condiciones particulares de operación.

FUNCIONES BÁSICAS

Dependiendo de algunos otros parámetros del mismo vehículo, del incremento en

la demanda de seguridad y confort, otros sensores y datos en línea son

entregados al Computador.

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Como funciones básicas están el control de la inyección del Diesel en el momento

oportuno y exacto, en la cantidad exacta y con la presión de inyección correcta.

Esto asegura que el Motor Diesel no solamente trabaje suave sino también de

forma muy económica.

FUNCIONES AUXILIARES

El control auxiliar de apertura y cierre de válvulas y selenoides se ha diseñado

para mejorar la emisión de gases del escape, disminuir el consumo de

combustible y son utilizadas adicionalmente para incrementar la seguridad, el

confort y la conveniencia.

Ejemplos de ello son la Recirculación de los Gases de Escape (EGR) control

de presión de Carga del Turbo, control de la Velocidad del Vehículo y control

del Sistema de Inmovilización del Vehículo, entre los más importantes.

El sistema CAN BUS permite el intercambio de datos con otros sistemas

electrónicos del Vehículo. Durante una inspección del Vehículo en el Taller, un

Scanner o Computador de Diagnóstico permite evaluar los datos grabados

durante el funcionamiento del motor y los posibles fallos presentados.

A continuación podemos ver un motor de tres cilindros Diesel en el cual se ha

instalado el Sistema.

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8 Riel Común Bosch Capítulo 1

CARACTERÍSTICAS DE LA INYECCIÓN CONVENCIONAL MECÁNICA

Con sistemas de Inyección Diesel convencionales, utilizando Bombas Rotativas o

Bombas Lineales, la inyección comprende solamente la fase de inyección

principal, sin tener una “inyección Piloto” y tampoco una “Post-inyección”, como

lo podemos observar en la Figura.

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9 Riel Común Bosch Capítulo 1

En el sistema de Bomba Rotativa que utiliza a Válvulas Selenoides controladas

electrónicamente ya se introducía la Fase de Inyección Piloto, como un

desarrollo mejorado a las Bombas Mecánicas Clásicas mecánicas utilizadas hasta

entonces.

En los sistemas convencionales, la generación y alimentación de presión de la

cantidad de combustible inyectado era conseguido con el empuje de una leva y

un pistón que elevaba la presión dentro de un cilindro. Esto producía los

siguientes efectos o características:

-La presión de inyección se incrementa junto con el incremento de la velocidad y

con la cantidad de combustible inyectado.

-Durante el proceso actual de inyección, la presión de inyección se incrementa y

luego baja nuevamente con el cierre de la aguja del inyector y con el final de la

inyección.

Las consecuencias de esta forma de inyección son las siguientes:

-Pequeñas cantidades de combustible inyectado son inyectadas con presión baja

mientras dura el tiempo de inyección.

-La Presión “pico” es más del doble que la presión de la inyección principal.

-Además, comparando con un sistema óptimo de inyección, con el cual se

conseguiría una combustión óptima, la curva de presión durante la descarga de

combustible es prácticamente triangular.

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TRABAJO DEL MOTOR DIESEL CON BOMBA MECÁNICA LINEAL

La presión “pico” es muy decisiva para la carga mecánica de los componentes de

la Bomba de Inyección y del comando que la mueve. En los sistemas

convencionales de Inyección Diesel es decisivo para la calidad de la formación de

mezcla Aire/ Combustible en la Cámara de Combustión.

En el esquema que observamos a continuación podemos ver los elementos que

conforman un sistema de inyección convencional con bomba lineal.

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11 Riel Común Bosch Capítulo 1

Cuando el eje levas de la bomba lineal gira, una leva empuja a un propulsor de

rodillos y este empuja al pistón, el mismo que se desplaza de forma ascendente

dentro del cilindro. Como el combustible que llena el cilindro es comprimido con el

desplazamiento del pistón, esta presión empieza a crecer, hasta que el valor

conseguido es suficiente para abrir el inyector.

La presión es creciente, formando una figura triangular, llegando a un valor “pico”,

bastante superior a la presión de apertura de la inyección principal.

También es posible entender con este ejemplo que, para llegar a esta presión de

inicio de la inyección desde el momento en el cual iniciamos el principio del envío,

ha pasado un cierto tiempo y también que durante el tiempo en el cual el inyector

está abierto, la presión sigue ascendiendo.

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PRESIÓN CONVENCIONAL Y PRESIÓN PICO

Como resultado de ello, pasa mucho tiempo desde el principio de envío y la

presión es creciente, sin ser estable, con lo cual el caudal de inyección será

también creciente e inestable, quedando muchas moléculas del combustible sin

quemarse durante este proceso.

Esto producirá entonces una mayor contaminación, mucho humo del combustible

no quemado, menor potencia entregada por el motor y bastante ruido del motor,

debido al punto de inyección del mismo.

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TRABAJO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN

Para resumir lo anteriormente explicado observemos la siguiente imagen, en la

cual se pueden ver los elementos del sistema de inyección. El sistema de

alimentación de baja presión, el sistema de elevación de presión y el trabajo

del Computador, quien se basa en la información recibida para determinar el

caudal, el avance del punto de inyección y el orden de inyección de los

cilindros.