UNIDAD DIDACTICA 3 MANUAL HDI 42 PAG F

UNIDAD DIDACTICA III

DIESEL

FORMAUTO

CENTRO DE FORMACIÓN

MANUAL HDI INDICE

FORMAUTO -2- CENTRO DE FORMACIÓN

HDI Y COMMON RAIL (INYECCION ELECTRONICA DIESEL DE ALTA PRESION)

DIFERENCIA DE LOS DISTINTOS SISTEMAS

3.1.1 Diesel tradicional3.1.2 Tdi3.1.3 Hdi

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Principio de funcionamientoSistema hidráulico

Bomba de cebadoFiltro de combustible

Regulador de presiónCalentador de gasoil

Bomba de alta presión

Funcionamiento de los pistones de elevación de presiónElectroválvula eliminación tercer pistónRegulador de presión

Rampa de combustible

Sensor de presión de combustibleSensor de temperatura de combustible

Inyectores

SISTEMA ELECTRICO

Entrada de señalesSalida de señales

ENFRIADOR RETORNO DE GASOIL

CALENTADOR PARA LA CALEFACCIÓN

ANEXOS


MANUAL HDI

DIFERENCIA DE LOS DISTINTOS SISTEMAS

DIESEL TRADICIOANAL

HDI Y COMMON RAIL (INYECCION ELECTRONICA DIESEL DE ALTA PRESIÓN)

COMPARATIVA PRESIONES

En la grafica se puede observar como varia la presión de cada uno de los sistemas en función de las revoluciones del motor.

Se puede observar que en los sistemas mecánicos, e incluso en los sistemas inyector bomba, la presión aumenta linealmente a medida que sube el número de revoluciones, en cambio en los sistemas HDI la presión no depende tanto de las revoluciones, en estos sistemas se puede conseguir la misma presión a 2000 rpm que a 4000 rpm.

SISTEMAS MECANICOS

Como sistemas tradicional entendemos las bombas rotativas y bombas lineales, las cuales carecen totalmente de gestión electrónica, en estos sistemas el control del avance de inyección y la cantidad de combustible se realiza íntegramente mediante sistemas mecánicos.

En estos sistemas, la regulación de los elementos mecánicos solamente se pueden regular en el banco de prueba de bombas, una vez se hayan realizado los ajustes en el banco no se pueden variar mientras el motor siga arrancado.

SISTEMAS MECANICOS-ELECTRONICOS

Estos sistemas, al igual que en los puramente mecánicos, necesitan un ajuste o calibración en parado pero tienen también la posibilidad de actuar la unidad de mando sobre elementos electromecánicos para modificar el avance y la cantidad de inyección

Tdi


MANUAL HDI

HDI

SISTEMAS ELECTRONICOS

En el sistema HDI la apertura de los inyectores es totalmente electrónica, gracias a este gobierno por parte de la unidad de mando podemos controlar el momento exacto cuando el inyector empieza a abrir y el tiempo que permanece abierto el inyector, por lo que controlamos eléctricamente tanto el avance como la cantidad de combustible.

GRAFICA DE INYECCIÓN Y DE LA PRESIÓN EN EL CILINDRO EN UN SISTEMA TDI

Debido a que todo el combustible reacciona al mismo tiempo y con gran rapidez; se produce un gradiente de presión muy elevado dentro del cilindro.

Debido a este gradiente de presión se produce el típico ruido de los motores diesel y condiciones más duras en el cilindro.

GRAFICA DE INYECCIÓN Y DE LA PRESIÓN EN EL CILINDRO EN UN SISTEMA HDI

En los sistemas HDI la preinyección de combustible consigue obtener las condiciones óptimas para la realización de la inyección principal.

Gracias a este sistema se consigue reducir el gradiente de presiones.


PRINCIPIO DE COMBUSTION


MANUAL HDI

TIEMPOS DE INYECCIÓN

En la representación esquematizada podemos

observar la relación existente entre el tiempo de

preinyección y la inyección principal.

De la grafica se puede observar que la preinyección

es considerablemente inferior en tiempo que la

inyección principal.

La finalidad de la preinyección es la de preparar las

condiciones óptimas, presión y temperatura para

cuando se produce la inyección principal.

TIEMPOS DE INYECCIÓN

PREINYECCIÓN

El tiempo de preinyección en los sistemas HDI es

muy inferior al de la inyección principal, y su

función es llegar a conseguir las condiciones

óptimas dentro del cilindro para la realización de la

inyección principal.

INYECCIÓN PRINCIPAL

Una vez que se han conseguido las condiciones

óptimas, gracias a la preinyección, se produce la

inyección principal que es la encargada de

generar la energía del motor.

FASES DE LA INYECCIÓN


MANUAL HDI

SISTEMA HIDRÁULICO

BOMBA DE CEBADO

En los sistemas de inyección Bosch, la bomba de alta presión no es aspirante, por lo que es necesario la utilización de una bomba de eléctrica capaz de trasladar el gasoil desde el deposito de combustible hasta la bomba de alta presión.

La bomba eléctrica de gasolina esta ubicada junto con el aforador en el registro del tanque.

Esta bomba eléctrica es similar a la bomba que utilizan los motores de inyección de gasolina, de hecho es exactamente la misma bomba que los gasolina; el único inconveniente que tiene el utilizar una bomba de gasolina es que la densidad del gasoil es mayor que la densidad de la gasolina, debido a este dato, la bomba está siempre trabajando muy forzada por lo que se reduce drásticamente la vida de la bomba.

Las presiones de trabajo de esta bomba son aproximadamente 2.5-3 bares.

BOMBA DE CEBADO

SISTEMAS BOSCH


MANUAL HDI

ELEMENTOS DE LA BOMBA

1.- Aspiración

2.- Limitador de presión

3.- Bomba de rodillos

4.- Inducido

5.- Salida de Presión

6.- Rotor

7.- Cuerpo

ELEMENTOS DE LA BOMBA DE CEBADO ( SISTEMA BOSCH )

BOMBA PURGA ( SISTEMA SIEMENS )

BOMBA PURGA

La bomba de alta presión de los sistemas

common rail siemens es auto aspirante por lo

que no necesita bomba eléctrica en el

deposito de combustible.

Como principal inconveniente de este sistema

podemos encontrarnos la posibilidad de

producirse pequeñas tomas de aire que se

pueden crear en el circuito de baja presión,

para evitar dicho problema el fabricante

monta una bomba manual de purga o “perilla”

características de los antiguos sistemas con

bomba mecánica.


MANUAL HDI

VALVULA REGULADORA DE PRESIÓN

Esta válvula esta situada en la tapa superior del filtro de combustible, es la encargada de controlar la presión en el circuito de baja entre 2.5 a 3 bares. Para controlar la presión, esta válvula posee en su interior un muelle tarado que al ser vencido devuelve al retorno parte del combustible.

VALVULA EN REPOSO

En la posición de reposo la presión del gasoil es inferior a 3 bares por lo que no es capaz de vencer la fuerza del muelle y la válvula permanece cerrada, en esta posición, todo el gasoil que llega al filtro pasa al circuito de alta.

VALVULA EN POSICIÓN DE TRABAJO

Cuando la presión en el filtro de combustible aumenta más de 3 bares, el muelle es vencido por la presión del combustible con lo que la válvula queda abierta, en esta posición parte del gasoil pasa al retorno con lo que se disminuye la presión que llegaría al circuito de alta.

FILTRO DE GASOIL

Es el encargado de evitar suciedad e impurezas en el circuito de alta presión. La limpieza en estos sistemas es fundamental para evitar daños irreparables en el sistema de inyección. Además realiza las funciones de: calentamiento del carburante, decantación del agua y actúa como regulador de presión en el circuito de baja (2.5 bares).

FILTRO DE COMBUSTIBLE

REGULADOR DE PRESIÓN


MANUAL HDI

VISTA DEL CALENTADOR DE GASOIL

El calentador de gasoil también conocido como cápsula termostática tiene como principal finalidad la de calentar el gasoil cuando la temperatura de este sea inferior a 25 º C.

La válvula esta formada por un bimetal que es el encargado reconducir el combustible.

CÁPSULA TERMOSTATICA EN FRÍO

Cuando la temperatura del gasoil es inferior a 15ºC se produce en el combustible una capa de espesa de “cerina”, esta cera es muy perjudicial para el circuito de alta presión, por lo que es necesario que el gasoil se encuentre a una mayor temperatura para eliminar este subproducto del gasoil tan destructivo en estos sistemas.

A una temperatura inferior a 15ºC, el bimetal, que forma la cápsula termostática, no deja pasar combustible a la bomba de alta presión, haciendo que pase todo el gasoil por el termostato del agua.

CÁPSULA TERMOSTATICA TEMPLADA

Cuando la temperatura del gasoil se encuentra entre 15º y 25º C el bimetal deja pasar parte del combustible a la bomba de alta presión y el gasoil restante sigue circulando por el termostato del agua.

CÁPSULA TERMOSTATICA CALIENTE

A partir de 25º C ya no existe la posibilidad de encontrar la cerina dentro del gasoil por lo que la válvula termostática permanece cerrada, en esta posición todo el gasoil es dirigido haciendo el circuito de alta presión.

CALENTADOR DE GASOIL


MANUAL HDI

CIRCUITO CALENTAMIENTO GASOIL

CIRCUITO CALENTAMIENTO GASOIL

El gasoil que se encuentra a una temperatura inferior a 25ºC es desviado por la cápsula termostática y llevado mediante tuberías hasta el termostato del agua donde gracias a la temperatura del agua que circula por el motor se consigue calentar dicho gasoil.

El principal problema que nos podemos encontrar radica en que, normalmente cuando el gasoil necesita aumentar su temperatura porque se encuentre frío, ocurre que el agua que se encuentra en el termostato normalmente también esta fría por lo que el sistema carece de importancia.

FILTRO DE GASOIL SEGUNDA GENERACIÓN ( SISTEMA SIEMENS )

FILTRO DE SEGUNDA GENERACIÓN

En este tipo de filtro, debido a la ineficacia del sistema del calentamiento, se ha eliminado la cápsula termostática, en su lugar se ha instalado un calentador eléctrico que realiza la función de calentamiento del gasoil.

También podemos encontrar filtro de primera generación a los que se ha anulado el sistema de la cápsula termostática y se ha instalado el la tubería de entrada del gasoil un calentador adicional.


MANUAL HDI

CALENTADOR DE GASOIL

El calentador esta formado por una resistencia eléctrica (para calentar el gasoil) y un bimetal que es el encargado de permitir el paso de corriente a través de la resistencia de calefacción.

Este bimetal se modifica su curvatura en función de la temperatura del gasoil de modo que cuando el gasoil se encuentra a temperatura baja, el bimetal cierra el circuito y circula corriente por la resistencia, con lo que sube la temperatura del gasoil; en cambio cuando el gasoil se encuentra a una temperatura optima, el bimetal se comba y deja de hacer contacto por lo que deja de circular corriente por la resistencia y el sistema vuelve a su posición de reposo.

BOMBA DE ALTA PRESIÓN (BOSCH)

Esta bomba es la encargada de aumentar la presión de trabajo en la rampa de alta presión, pudiendo llegar hasta 1300 Bares. Para generar la presión de alta, la bomba utiliza tres pistones situados cada uno de ellos a 120º del anterior.

A diferencia de los sistemas diesel tradicionales y los sistemas Tdi-Tds, la bomba no distribuye el gasoil a cada uno de los inyectores por lo que no seria necesario la sincronización entre la bomba de alta presión y el sistema de distribución.

BOMBA DE ALTA PRESIÓN


MANUAL HDI

CARACTERISTICAS TÉCNICAS

-El gasoil entra a una presión de 2,5 Bar.

-La presión de trabajo oscila desde 300 a 1300 Bares.

-La potencia absorbida al motor es de 3,5 Kw. (4,76 Cv).


Como hemos visto anteriormente la bomba de alta presión posee tres pistones generadores de presión dispuestos a 120º , además en el eje de la bomba existe una excentricidad sobre la que se monta un casquillo empujador.

Gracias a la excéntrica y al casquillo empujador se puede conseguir transformar el movimiento rotatorio del eje en movimiento lineal necesario para poder genera la presión de alta.

Este movimiento se va alternado entre los tres pistones para generar una presión estable en la rampa de inyección tal y como se muestra en la imagen superior.

SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO


MANUAL HDI

BOMBA DE ALTA PRESIÓN (SIEMENS)

BOMBA DE ALTA PRESIÓN SIEMENS

1.- Cuerpo alta presión.

2.- Regulador de presión.

3.- Válvula limitadora de caudal.

4.- Salida de alta presión de combustible hacia la rampa de inyección.

5.- Entrada de baja presión

6.- Retorno hacia el tanque de combustible.

BOMBA DE ALTA PRESIÓN SIEMENS

1.- Paletas de Aspiración de gasoil.

2.- Válvula reguladora de caudal.

3.- pistón de alta presión.

4.- Regulador de alta presión.

5.- Válvula seguridad sobrepresión.

6.- Válvula antirretorno.

7.- Calibre regulación caudal.

8.- Calibre regulación Presión.

a.- Entrada combustible desde el filtro

b.- Salida de combustible hacia rampa de alta presión.

c.- Salida de combustible hacia retorno.

SISTEMA DE FUNCIUONAMIENTO BOMBA SIEMENS

MANUAL HDI

FUNCIONAMIENTO DE LOS PISTONES DE ELEVACIÓN DE PRESIÓN

Alta PresiónVálvulas Antirretorno

Baja Presión

Eje Bomba

Casquillo Empujador

Pistón Generador


En la cámara de compresión del gasoil podemos encontrar dos válvulas antirretorno, una a la entrada y otra en la salida. Cuando el pistón esta en la carrera de admisión la válvula de entrada está abierta por lo que entra el gasoil procedente del filtro y que se encuentra a una presión de 2-3 Bares, cuando la excéntrica del eje comienza la carrera de compresión, la válvula de entrada queda cerrada por la presión interna dentro de la cámara, al estar cerradas tanto la válvula de entada como la de salida y seguir comprimiendo el cilindro, aumenta la presión del gasoil hasta que vence a la válvula de salida, pasado el gasoil a la rampa de alta presión.


DIESEL /HDI (08 PISTON ELEVADOR PRESIÓN II)


MANUAL HDI

MISIÓN DE LA VÁLVULA

Esta válvula se encuentra en la tubería de entrada del gasoil, debido al ajuste tan preciso que existe entre el eje de la bomba, el casquillo empujador y los pistones generadores de presión, esta zona de la bomba necesita estar continuamente perfectamente lubricada. La misión de la válvula es la de garantizar dicha lubricación a toda costa, es decir, si es necesario utilizar todo el gasoil disponible en lubricar esta zona, aunque para ello se quede la zona de alta presión sin gasoil y por tanto no arranque el motor. Gracias a este dispositivo la bomba estará lubricada en todo momento evitando de este modo posibles daños en la bomba debido a rozamientos y desgastes.

1ª FASE

Al válvula de seguridad consta de un embolo y un muelle tarado, cuando la presión es inferior a 1 bar el émbolo impide que el gasoil entre en los pistones de la bomba de alta presión debido a que el émbolo, que posee un paso calibrado, cierra la comunicación con los pistones de la bomba y el gasoil pasa a lubricar, exclusivamente, el eje de la bomba.

2º FASE

Cuando el gasoil alcanza una presión de 1 Bar, el gasoil es capaz de comprimir el muelle y el émbolo se desplaza, por lo que queda liberado el paso de combustible hacia los pistones generadores de presión. De este modo se consigue asegurar la lubricación de la bomba de alta presión.

VÁLVULA DE SEGURIDAD

Gasoil hacia Pistones

Entrada de Gasoil Embolo

MuelleGasoil de Lubricación


MANUAL HDI

MISIÓN DE LA ELECTROVALVULA

Esta electroválvula se encuentra en una de las culatas, normalmente en la parte superior de la bomba de alta presión, su misión consiste en liberar uno de los pistones, disminuyendo de este modo la potencia consumida por la bomba al aumentar la presión del gasoil.

Esta electroválvula está alimentada a 12 V y la unidad de mando la gobierna mediante masa, al contrario que la mayoría de las electroválvulas (electroválvula del turbo, electroválvula de la EGR,etc...) que son gobernadas mediante pulsos, la electroválvula de anulación del tercer pistón recibe masa en forma de todo o nada dependiendo si la UCE quiere activar o no a la electroválvula.

Gracias a la anulación de uno de los pistones el consumo del vehículo se ve reducido debido a que con esta maniobra conseguimos recuperar hasta 2 CV.

Esta electroválvula no es montada en todos los sistemas Common rail, tan siquiera en los sistemas Bosh, de hecho solamente se monta esta válvula en los vehículos del grupo PSA y el la Mercedes Vito Cdi.

ELECTROVALVULA ELIMINACIÓN TERCER PISTON


MANUAL HDI


La anulación de un pistón no se realiza en todo momento puesto que podríamos tener problemas en el funcionamiento del motor, teniendo en cuenta esta circunstancia podemos diferenciar tres intervalos de funcionamiento:

RALENTÍ – En esta fase es necesario la utilización de los tres pistones, puesto que si anuláramos uno de ellos podríamos tener inestabilidad en el motor debido a que los dos pistones no generan un caudal suficientemente estable para el funcionamiento del motor a ralentí.

En esta posición la unidad no le da masa a la electroválvula por lo que esta permanece en reposo.

REGIMEN INTERMEDIO – Desde 1500 a 4200 RPM, las revoluciones del motor garantiza que la bomba sea capaz de mantener la presión estable que necesita el motor utilizando únicamente dos pistones, por lo que la unidad de mando actúa sobre la electroválvula para anular un pistón.

La electroválvula posee un vástago interno, cuando esta es activada por la unidad de mando, dicho vástago se desplaza longitudinalmente actuando de este modo sobre la válvula de entrada; llegados a este punto, y con la válvula abierta en todo momento, cuando se produzca la carrera de compresión el gasoil escapara por dicha válvula sin esfuerzo por lo que no restara potencia al motor.

PLENA CARGA – Cuando el motor llega al estado de plena carga, el consumo de gasoil sube considerablemente por lo que el caudal generado por dos pistones ya no es suficiente, en este momento la unidad deja de actuar sobre la electroválvula para que trabajen los tres pistones y garantizar el caudal necesario de gasoil.


MANUAL HDI

MISIÓN DEL REGULADOR

Hasta ahora hemos visto como la bomba de alta es capaz de generar la presión necesaria para el funcionamiento del motor, esta presión oscila desde los 300 bares de ralentí hasta 1300 bares que puede alcanzar el sistema a plena carga y como se vio al principio de este manual, la presión que puede generar la bomba es prácticamente independiente de las revoluciones de motor; por lo tanto se hace necesario un elemento de control capaz de gobernar dicha presión.

Este elemento es el regular de presión, normalmente se encuentra ubicado en la parte trasera de la bomba de alta, aunque también lo podemos encontrar en la propia rampa de inyección.

Este regulador de presión esta alimentado a 12V y la unidad de mando mediante pulsos de onda cuadrada es capaz de aumentar o disminuir la presión de la rampa, para que la variación de la presión de combustible se realice suavemente la unidad realiza el control mediante pulsos de masa, estos pulsos se produce a una frecuencia estable de 1000 Hz variando únicamente el ciclo de trabajo para subir o bajar la presión de la rampa.

REGULADOR DE PRESIÓN


MANUAL HDI

FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR

Como hemos dicho anteriormente el regulador esta montado en la parte trasera del regulador de presión y tiene como finalidad la de controlar la presión existente en el sistema. Tal y como se ve en la figura, el regulador de presión esta conectado, en la bomba, hidráulicamente a la presión de alta. El regulador esta formado por una bobina de acción, un vástago empujador, una bola de cierre y un muelle el cual se encuentra tarado a 100 Bares.

PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO

Cuando el regulador de presión se encuentra en reposo (la UCE no lo esta alimentando eléctricamente) la presión que ejerce el muelle sobre la bola de cierre es únicamente de 100 Bar, cuando la bomba empieza a trabajar, la presión en el circuito de alta sube por encima de los 100 Bares por lo que la bola es empujada y parte del gasoil vuelve al retorno.

En estas condiciones el vehículo es incapaz de arrancar puesto que necesita una presión mínima, a ralentí, de 300 Bares.

Para poder arrancar el motor, la UCE actúa sobre la bobina del regular de forma que empuja la bola para cerrar el retorno de combustible, haciendo que todo el gasoil que se comprime en la bomba se dirija hacia la rampa de inyección por lo que la presión del gasoil aumenta.

Cuando la presión sube excesivamente, únicamente hay que dejar de actuar eléctricamente sobre la bobina con lo que la presión empujara a la bola y pasara parte del gasoil al retorno bajando de este modo la presión en la rampa.


MANUAL HDI

FASES DE FUNCIONAMIENTO

FASES DE FUNCIONAMIENTO REGULADOR DE PRESIÓN

1ª Fase: En esta etapa el regulador esta en reposo puesto que no existe presión en el circuito de alta debido a que la bomba se encuentra en reposo.

2ª Fase: En esta fase la bomba ya esta trabajando pero la presión genera por esta es inferior a 100 bares debido al muelle que se encuentra empujando el vástago, en estas condiciones el regular se encuentra en cerrado.

3ª Fase: En esta fase la bomba hace que aumente la presión en el sistema por lo que vence al muelle de tarado y parte del gasoil es dirigido hacia el retorno. Mientras que no se modifique las condiciones de trabajo, la presión en el circuito de alta no comenzara a subir.

4ª Fase: Cuando la unidad quiere que aumente la presión, actúa sobre el regulador para cerrar el paso de gasoil y aumentar la presión en el sistema.

1ª Fase 2ª Fase

3ª Fase 4ª Fase


MANUAL HDI

Conector Regulador de combustible

Conector Regulador de Presión

REGULADOR DE CAUDAL DE COMBUSTIBLE SISTEMAS BOSCH

REGULADOR DE CAUDAL

La electroválvula de regulación de caudal tiene como principal finalidad la de controlar la cantidad de combustible que entra en la etapa de alta presión de la bomba.

La utilidad del sistema radicar en comprimir Únicamente el combustible necesario en cada momento y de este modo ahorrar el trabajo que seria necesario para comprimir todo el gasoil.

La regulación es controlada por la unidad de mando en función del número de revoluciones y carga de motor.


MANUAL HDI

RAMPA DE INYECCIÓN

MISIÓN

La principal finalidad de la rampa de inyección es la de servir como puente y almacenamiento para el gasoil, que sale de la bomba de inyección hasta que llega a los inyectores.

Además de la finalidad anteriormente mencionada, una misión suplementaria de la rampa consiste en servir como soporte del sensor de presión de combustible y de la sonda de temperatura del gasoil.

SENSOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE

MISIÓN DEL SENSOR

Este sensor tiene una gran importancia debido a que es el encargado de medir la presión de combustible en el interior de la rampa.

Esta presión es extremadamente importante puesto que este parámetro junto con el tiempo de apertura del inyector, delimita la cantidad de gasoil inyectado según se muestra en la siguiente figura.

CARTOGRAFIA DE UN INYECTOR

En la curva se puede observar que al aumenta la presión del combustible permaneciendo igual el tiempo de inyección, aumenta la cantidad de gasoil en el cilindro.

Una incorrecta medición de la presión de combustible de la rampa, hace que la unidad de mando no inyecte la cantidad de gasoil especificada y por tanto se produzcan fallos en el funcionamiento del motor.

1.- Tuberías de Salida

2.- Tubería de Entrada


MANUAL HDI

PRESIÓN EN BARES

SEÑAL EN VOLTIOS

298

400

500

600

700

1,30

1,56

1,90

2,10

2,46

MISIÓN DE LA SONDA

Esta sonda tiene como principal finalidad la de medir la temperatura del gasoil, este parámetro tiene una gran importancia debido a que la densidad del gasoil se ve afectada por la temperatura del mismo, además en los sistemas de inyección Common Rail la temperatura del gasoil posee un elevado gradiente de temperatura debido a la presión elevada que alcanza el gasoil.

SONDA DE TEMPERATURA DE COMBUSTIBLE

5 V

0 V

2,5 V

0 Bar 1300 Bar700 Bar

FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE PRESIÓN

El sensor de presión del colector es un MAP capaz de medir desde 100 a 2000 bares, esta señal es utilizada por la unidad de mando para actuar sobre el regulador de presión de la bomba hasta que coincida la presión medida con la cartografiada en la unidad de mando en función de: número de revoluciones, posición pedal acelerador, carga del motor, etc...

Este sensor posee tres cables:

Pin 1: Alimentación 5 Voltios.

Pin 2: Señal según presiones tal y como se muestra en la tablas.

Pin 3: Masa.


MANUAL HDI

INYECTORESINYECTORES SISTEMA BOSCH

MISIÓN DEL INYECTOR

A diferencia de los inyectores diesel utilizado en los sistemas Tdi, Tds, etc... Estos inyectores son gobernados directamente por la unidad de mando y dicho gobierno se realiza mediante pulsos de corriente.

Debido a esta posibilidad la UCE es capaz de controla el momento de inicio de inyección (avance) y el tiempo de apertura del inyector (cantidad de gasoil), además gracias al sistema de apertura eléctrica se puede controlar la veces que abre un inyector, es decir podemos abrir varias veces el inyector en un mismo ciclo.

Como ventaja principal a poder inyectar en varias ocasiones podemos observar la posibilidad de provocar una pequeña inyección antes de la inyección principal (preinyección) cuya finalidad principal es la de preparar las condiciones óptimas en el interior del cilindro para aprovechar al máximo la combustión de la inyección principal; por otro lado y en determinadas condiciones podría resultar interesante realizar una pequeña inyección en la etapa de escape, por ejemplo en vehículos con filtro de partículas.

Los inyectores son abiertos por la unidad de mando y debido a las características especiales de estos inyectores necesitan un pulso de corriente que puede llegar hasta los 80 Voltios, además en la grafica se puede apreciar además las diferencias existentes entre preinyección e inyección principal.


MANUAL HDI

PRINCIPIO APERTURA INYECTOR

ESTRUCTURA INYECTORES BOSCH

PRINCIPIO APERTURA INYECTOR

Cuando la bola tapa el orificio “A” la presión en la cámara superior y en la cámara inferior son iguales por lo que el inyector permanece cerrado. Cuando la unidad quiere que se abra el inyector, el vástago que mantiene la bola cerrada sobre el orificio “A” deja de ejerce fuerza alguna, por lo que la presión de la cámara superior empuja a la bola de control y el gasoil que se encuentra en la cámara superior sale por el retorno. Llegados a este punto en la cámara inferior existe más presión que en la superior y por tanto la aguja es empujada por la presión del gasoil y se levanta e inicia la inyección.

Cuando la unidad quiere terminar la pulverización del gasoil, basta con apoyar la bola de control sobre el calibre de apertura, igualando de este modo las presiones y por tanto cerrando la aguja del inyector.


MANUAL HDI

SECUENCIA DE ACTIVACIÓN

1ª Etapa: En la primera etapa el inyector se encuentra en reposo puesto que la unidad de mando no gobierna al inyector, en esta etapa la cámara superior e inferior del inyector se encuentra con la misma presión por lo que el inyector permanece cerrado.

2ª Etapa: La unidad de mando quiere abrir al inyector y para ello utiliza un pico de corriente de 80 Voltios; en estos momentos la bobina del inyector crea un campo magnético sobre la guja piloto que hace comprimir el muelle y liberar la bola de cierre por lo que baja la presión del gasoil de la cámara superior.

3ª Etapa: El gasoil de la cámara superior se ha escapado por el retorno por lo que la presión del gasoil en la cámara inferior es mayor que la presión de la cámara superior por lo que la aguja del inyector se levanta por la propia presión del gasoil, en este momento comienza la inyección.

4ª Etapa: Una vez que la unidad de mando da como concluido el tiempo de inyección, deja de actuar eléctricamente sobre el inyector con lo que la bobina anula el campo magnético y, por la fuerza del muelle, el conjunto aguja piloto y bola vuelven a su posición de reposo, cerrando de este modo el inyector.

1ª Etapa 2ª Etapa

3ª Etapa 4ª Etapa


MANUAL HDI

ESTRUCTURA INYECTORESSIEMENS

1.- Filtro Laminar2.- Retorno Carburante3.- Conector eléctrico4.- Actuador Piezoeléctrico5.- Placa Amplificadora6.- Pistón de Mando7.- Tapón “hongo” de cierre8.- Pistón de mando de la aguja9.- Aguja de Inyector10.- Cámara de alta presión aguja11.- Orificio del inyector

INYECTORES SISTEMAS SIEMENS

PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO INYECTOR SIEMENS

Cuando el inyector esta en reposo el tapón “hongo”mantiene el retorno cerrado por lo que la presión F1 más la FR (procedente del muelle) es superior a la fuerza F2 que se encuentra en la base del inyector.

Cuando la unidad quiere abrir el inyector, el piezoeléctrico empuja al tapón “hongo” para libera el retorno por lo que la presión en la cámara superior (F1) más la fuerza del muelle FR es menor que la fuerza F2 y por lo tanto se abre el inyector.

INYECTOR CERRADO

F1+FR>F2

F1

INYECTOR ABIERTO

F1+FR<F2


MANUAL HDI

TIEMPOS DE INYECCIÓN ( SISTEMAS BOSCH )

INYECCIÓN COMMON RAIL

En los sistemas de inyección Common rail la apertura de los inyectores se realiza eléctricamente, gracias a este sistema podemos abrir el inyector en el momento adecuado y el tiempo necesario. De hecho en los sistema Common Rail tipo Bosch la unidad abre el inyector dos veces en cada ciclo para que la combustión del gasoil dentro del cilindro sea mucho más homogénea y eficaz.

A la primera inyección, que es más pequeña, se le conoce como preinyección y tiene como finalidad la de preparar en el cilindro las condiciones optimas para la segunda inyección; el tiempo de la preinyección es mucho menor que el tiempo de la inyección principal, el tiempo de preinyección es de 0,179 mseg. aproximadamente.

La segunda inyección también conocida como inyección principal es la que realmente genera la potencia del motor, la duración suele estar entorno a 0,509 mseg. Dependiendo siempre de las necesidades del motor y del resto de parámetros de parámetros de funcionamiento: revoluciones, presión de carga, posición pedal acelerador, temperatura de gasoil, temperatura de agua, etc...

En la grafica también se puede observar la separación existente entre la preinyección y la inyección principal, esta separación a ralentí es de 12 grados de giro del motor. Es lógico pensar que al aumentar las revoluciones del motor, disminuya la separación entre las dos señales; esta separación se hace cada vez menor hasta que llega un punto (aproximadamente 3500 RPM) en el que la preinyección carece de sentido puesto que la inyección se produce a una frecuencia tan alta que el cilindro siempre se encuentra en las mejores condiciones para el funcionamiento del motor.

Preinyección Inyección Principal


MANUAL HDI

MULTIJET

TIEMPOS DE INYECCIÓN ( SISTEMAS SIEMENS )

INYECCIÓN SIEMENS

En los sistemas de inyección Siemens el pulso de inyección es una onda cuadrada.

Esto es debido a que se utilizan inyectores piezoeléctrico y su funcionamiento es distinto al funcionamiento de inyectores tradicionales de bobina.

La ventaja de estos inyectores radica en que pueden abrir y cerrar más rápido que los inyectores tradicionales, por lo que se pueden obtener 3-4 o 5 inyectores por cada ciclo.

Este sistema de inyección múltiple es conocido como MULTIJET

FUNCIONAMIENTO ELECTRICO INYECCTORES ( SISTEMAS SIEMENS )

FUNCIONAMIENTO INYECTORES SIEMENS

El funcionamiento eléctrico de un inyector siemens puede semejarse al de un condensador que se carga y descarga. Cuando la unidad de mando manda corriente al inyector, este se carga y se produce la apertura del inyector, para poder cerrar el inyector la unidad necesita descargar el “condensador”, es decir, la unidad da masa por el mismo cable donde anteriormente había alimentado al inyector. De este modo el inyector se cierre y termina el pulso de inyección.


MANUAL HDI

UCE

RPM Y PMS

PRESIÓNTURBO

ALIMENTACIÓN

TEMPERATURA

POSICIÓN PEDALACELERADOR

INTERRUPTORA.C.

SENSOR DEIMPACTO

POSICIÓNEGR

SENSOR FASE

CONECTOR DEDIAGNOSIS

PRESIÓN DEGASOIL

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

SEÑAL DE FRENO

SEÑAL PEDAL DEEMBRAGUE

SENSOR DEVELOCIDAD

INMOVILIZADOR

REGULADOR DEPRESIÓN

VÁLVULA DESCARGADEL TURBO

RELE DEBOMBA

RELE CALENTADORES

VENTILADORES

LUZ AVERÍA

INYECTORES

LUZ ALTATEMPERATURA

LUZ CALENTADORES

VÁLVULA EGR

DESACTIVACIÓNTERCER PISTÓN

RESISTENCIASCALEFACCIÓN

MANDO AC

TACÓMETRO

CONECTOR DEDIAGNOSIS

SISTEMA ELECTRÓNICO


MANUAL HDI

CAPTADOR DE REVOLUCIONES

El captador de revoluciones suele ir alojado cerca de la corona del volante de inercia, en esta corona están tallados los dientes que se utilizan para detectar el régimen.

Se trata de un captador inductivo, cuya misión consiste en informar a la UCE de las RPM del motor y del PMS de los cilindros 1-4, para que se pueda calcular el avance de inyección y las veces que se deben de abrir.

La corona tiene un diente distinto a los demás que es el encargado de indicar el P.M.S. de los cilindros 1-4 para de este modo calcular el avance de inyección.

En la señal de osciloscopio se puede observar cada uno de los dientes, además de la señal diferente del diente de punto muerto superior.

Los sensores informan a la unidad de mando mediante las señales de entrada, esta información es analizada por la UCE y calcula la cantidad de inyección, el avance, presión de turbo deseada, actúa sobre el relé de compresor de aire acondicionado, los ventiladores de refrigeración e incluso la luz de avería del motor. Dentro de los sensores más importantes podemos destacar los siguientes.

ENTRADA DE SEÑALES

CAPTADOR DE REVOLUCIONES


MANUAL HDI

MISIÓN DEL SENSOR DE FASE

La misión del captador consiste en informar a la UCE en todo momento de cual es el cilindro que se encuentra en fase de compresión, con la señal de revoluciones y la que obtiene del sensor de fase, la unidad es capaz de conocer la posición exacta de cada uno de los cilindros.

Este captador esta situado en el árbol de levas y se trata de un captador hall alimentado a 5 Voltios.

CAPTADOR DE FASE

PLACA DE REFERENCIA

Para la clara identificación de cada uno de los cilindros, el captador Hall utiliza dientes distintos para cada uno de los cilindros de modo que conoce en cada momento la posición exacta de los cilindros.

Debido a esta circunstancia, la señal que se genera en el osciloscopio es muy característica tal y como se muestra en la figura.

La señal de este captador también es base en el momento del arranque puesto que la unidad de mando necesita conocer que cilindro esta en compresión, para poder inyectar.

Una vez a arrancado el motor, la unidad únicamente con el captador de revoluciones y PMS ya es capaz de seguir en funcionamiento.


MANUAL HDI

POTENCIÓMETRO ACELERADOR

El potenciómetro del pedal acelerador tiene como principal finalidad la Informar a la unidad de mando de la posición requerida por el conductor, una vez leída la señal, la UCE calcula, teniendo en cuenta el resto de valores, la cantidad de gasoil oportuna en cada instante, es decir, la unidad aumentara la cantidad de gasoil inyectado cuando aumente el voltaje del potenciómetro del acelerador, hasta alcanzar ciertos limites puesto que la intentará responder a las peticiones del conductor siempre y cuando los valores de contaminación este dentro de los márgenes de modo que la unidad intentara conseguir el máximo rendimiento del motor con la menor emisión de contaminante y el menor consumo de combustible.


Para reconocer la señal del pedal de acelerador, la unidad de mando utiliza dos potenciómetros o un potenciómetro doble integrado en la misma pieza, de modo que obtendríamos dos señales de apertura de la mariposa.

La explicación de la utilización de dos potenciómetros es clara, si una de las señales tuviera un error y se disparará el voltaje, el vehículo se aceleraría y provocaríamos un accidente.

El voltaje de los potenciómetros no son exactamente iguales, en realidad la pista número dos del potenciómetro se encuentra justamente a la mitad de voltaje que la pista número uno, tal y como se muestra en la grafica.

5 V

0 V

2,5 V

0 % 100 %50 %


MANUAL HDI

CAUDALIMETRO

Esta situado entre el filtro de aire y el colector de admisión (siempre aguas arriba del turbo compresor). Tiene como finalidad principal informar a la UCE de la cantidad de aire aspirada por el motor, con objeto de calcular la cantidad de combustible a suministrar.

Dependiendo del tipo de gestión, este sensor puede resultar base para el cálculo de la cantidad de gasoil, de aquí la importancia de la este sensor en el correcto funcionamiento del motor.

CAUDALIMETRO CAPA CALIENTE

1.-CONECTOR CAUDALIMETRO

2.-CUERPO CAUDALIMETRO

3.- REJILLA PROTECCIÓN

4.- ENTRADA DE AIRE PARTE ELECTRICA

5.- PLACA CALIENTE

TERMINALES CAUDALIMETRO

OBLIGATIRIOS

-Positivo 12 Voltios (calefacción placa caliente)

-Masa 0 Voltios (para la calefacción y electrónica del sensor)

-Señal del caudalímetro (desde 1,5 V Ralentí a 4,7 V plena carga)

OPCIONALES

-5 Voltios (Alimentación electrónica caudalímetro)

-Masa electrónica

MANUAL HDI

ELECTROVÁLVULA DEL TURBO

Es montada por todos los motores con turbo pilotado la electroválvula regula la presión de soplado del turbocompresor está comandada por la unidad electrónica diesel y en reposo corta el paso de presión del colector de admisión hacia la válvula mecánica del turbo y al recibir excitación, descarga la presión que afecta a la reguladora mecánica hacia el exterior

Esta electroválvula de limitación de la presión de sobrealimentación tiene una resistencia de 25 .... 45 Ohm en losmotores AGR y el valor para los motores ASV y ALH es de 14 .... 20 Ohm.

La comprobación del turbocompresor también es necesaria antes de desechar la electroválvula. Para ello desconectar la electroválvula, arrancar el motor y llevarlo a tope de revoluciones, en esta breve aceleración comprobar que la varillade mando de la válvula mecánica de descarga del turbo se desplace, si el resultado no es positivo, sustituir la válvula reguladora mecánica del turbocompresor , o el turbocompresor mismo.

La alimentación de la electroválvula de sobrepresión es igual a la tensión de la batería, desconectar el conector y con el contacto dado medir en un pin 12V. , desconectar la UCE y verificar la continuidad del cable de señal hasta la centralita de gestión diesel que no debe superar una resistencia de 1,5 Ohm máximo.


SALIDA DE SEÑALES


MANUAL HDI

ELECTROVÁLVULA EGR

La electroválvula de recirculación de gases de escape es la encargada de gobernar a la EGR, este actuador se encarga de abrir o cerrar el paso de los gases de escape al colector de admisión. Cuándo no está excitada, la electroválvula moduladora de recirculación de gases de escape provoca el cierre del obturador de la válvula: así se impide la recirculación de los gases quemados para garantizar un funcionamiento correcto del motor en frío, en ralentí y en condiciones de cargamedia alta.

En posición de apertura, los gases se mezclan con el aire aspirado y luego son introducidos en los cilindros; de ese modo se obtienen dos resultados:

•Se introduce menos aire

•Desciende la temperatura de combustión (por la presencia de gases inertes) reduciendo en consecuencia la formación de NOx (óxidos de nitrógeno)

La electroválvula tiene una resistencia de entre 14 .... 20 Ohm, la tensión de alimentación es de 12V con el contacto dado en uno de sus cables.

Cuando la válvula de la EGR recibe vacío de la electroválvula, esta abre y permite el paso de gases de escape hacia los colectores de admisión. A través de la EGR circulan gases de escape, estos gases suelen tener carbonilla partículas de gasoil, etc...

Estas partículas contaminantes pueden llegar a ensuciar el vástago de la EGR y provocar que se atranque y quede cogida, en este caso se puede provocar humos, falta de potencia y que la unidad de mando capte la avería e incluso entre el vehículo en fase degradada.

VÁLVULA EGR


MANUAL HDI

MISIÓN ENFRIADOR

En los sistemas Hdi la elevada presión del gasoil hace que suba la temperatura del mismo.

El gasoil que se encuentra a elevada temperatura en caso de llegar directamente al deposito de combustible podría producir daños tanto en el tanque como en los elementos que existen en él (bomba de combustible y aforador).

Este enfriador puede estar localizado en el retorno del gasoil, desde el motor hacia el deposito de combustible, o incluso en un circuito de refrigeración situado en el habitáculo de motor.

En los sistemas Hdi, el rendimiento de la combustión del gasoil es muy alto, debido a lo cual las perdidas por evacuación del calor son bajas, esto hace que la temperatura del motor tarde mucho en subir, aun más en condiciones de baja temperatura ambiente.

Debido a estas circunstancia se hace necesario la utilización de elementos adicionales de calefacción, principalmente de han extendido dos sistemas:

Calefactor eléctrico: Este calefactor puede ser accionado por la UCE de motor o incluso por la del sistema de calefacción, dentro de este sistema existe también dos variantes:

Uno de los sistemas consiste en calentar directamente el agua del motor y por consiguiente el agua de calefacción; como principal inconveniente a este sistema radica el problema de tener que calentar toda el agua del motor para poder tener calefacción en el circuito.

Otro sistema utilizando calefactores eléctricos consiste en calentar directamente el aire que circula hacia la calefacción, siendo este sistema más rentable y con mejores rendimiento.

ENFRIADOR RETORNO DE GASOIL

CALENTADOR PARA LA CALEFACCIÓN


MANUAL HDI

Como principal problemas que podemos encontrar en los calefactores eléctrico es el elevado consumo de corriente que provoca estos sistemas, que unidos a la acción de los calentadores en situaciones de frío extremo, puede provocar una caída considerable del voltaje de la batería, por ellos existen otros sistemas como puede ser:

Calefactores de gasoil: Estos sistemas están formado por una pequeña turbina que utiliza gasoil para la combustión, esta pequeña turbina suele ir en la parte inferior del vehículo y posee un escape para la salida de gases.

Este sistema es gobernado por unidad de calentador que a su vez es dirigida por unidad de mando del motor; la energía producida por el calefactor se utiliza principalmente para calentar el agua de la calefacción y posteriormente la del motor.


MANUAL HDI

ANEXOS

La distintas normativas anticontaminación han obligado a los fabricantes a la utilización de toberas que poseen orificios de salida cada vez más pequeños, la principal explicación a esta conducta, radica en que la pulverización del gasoil es más homogénea y por tanto se disminuye el consumo de gasoil y la emisión de partículas contaminantes.

GEOMETRIA DE ASIENTO STANDAR

GEOMETRIA DE ASIENTO IRH

TOBERA IRH

Este tipo de tobera posee una guia de aguja doble su denominacion es irh (de espacio de corte trasero inverso). Una ventaja de esta tobera es la formacion de un chorro mejorado, el cual se deja notar en la zona de carga parcial, con cantidades reducidas de inyección y carreras de aguja pequeñas.

Al mismo tiempo se consigue reducir la emision de gases de escape y los valores de partículas en un 20% gracias a la mejor formacion del chorro.

TOBERAS INYECTORES

DESCRIPCION DEL SISTEMA DE FILTRO DE PARTICULAS

Se compone:1. De un soporte filtrante asociado a un precatalizador colocado al principio del tubo de escape y de captadores que controlan la temperatura y la presión.2. De un nuevo procesador de mando y control del "common rail" HDI que controla la regeneración del filtro y el autodiagnóstico del conjunto: es el corazón del sistema.3. De un sistema de adición de carburante, integrado en el vehículo.

FILTRO DE PARTICULAS


MANUAL HDI

PRINCIPIO DE REGENERACION

La regeneración consiste en quemar las partículas acumuladas en el filtro. Estas partículas, fijadas en el filtro, están compuestas principalmente por carbono e hidrocarburos, y se queman en presencia de oxígeno a una temperatura de 550ºC.

La regeneración del filtro está controlada por el sistema de inyección “Common Rail” que permite desencadenar múltiples inyecciones con el fin de aumentar la temperatura inicial de los gases (del orden de 150ºC en circulación urbana) hasta los 450ºC a la salida del colector de escape.

Esta operación de aumento de la temperatura se efectúa en dos etapas:Primera Etapa:Una post-inyección, en fase de expansión, que crea una post-combustión en el cilindro y provoca una subida de la temperatura de 200 a 250ºC.

Segunda Etapa: Una post-combustión complementaria, generada por un catalizador de oxidación colocado al principio del filtro, que trata los hidrocarburos sin quemar procedentes de la post-inyección. La temperatura puede aumentar más de 100ºC.

FILTRO DE CERINAEl tanque de cerina tiene un volumen de 5 litros, conforme se va llenando el tanque, la UCE mide la cantidad de gasoil aportada y la UCE inyecta la cantidad óptima de cerina en el deposito, dicha cerina se va mezclando con el gasoil dentro del tanque. La autonomía del deposito de cerina es de 80.000 Km y únicamente puede ser repocisionado por el servicio oficial que además debe limpiar el filtro con agua a presión. Al cerina tiene por objeto disminuir la temperatura de combustión de las partículas de 550º a 450º


MANUAL HDI

G – HI .- Entrada información entrada filtro de partículas (diámetro 4,32 mm).h –REF .- Entrada información salida filtro de partículas (diámetro 4,32 mm).j .- Marca blanca.k .- Conector eléctrico.I .- Membrana.

SENSORES DEL FILTRO DE PARTICULASSENSOR PRESIÓN GASES DE ESCAPE

Los captadores de temperatura informan al calculador de inyección de la temperatura de los gases de escape (a la entrada y salida del catalizador)La sonda esta compuesta de una resistencia con coeficiente de temperatura negativo (NTC).Cuanto mas aumenta la temperatura menor es su resistencia.

SENSORES TEMPERATURA GASES DE ESCAPE

FUNCIONEl captador mide permanentemente la diferencia de presión de los gases de escape, entre la entrada y la salida del filtro de partículas, para determinar el estado del filtro (problemas de atascamiento o de

deterioro del filtro.El captador esta compuesto de los elementos siguientes:- Electrónica para la amplificación de la señal.- Una membrana estanca.La membrana es sometida a las presiones siguientes:- La presión a la entrada del filtro de partículas (entrada).- La presión de salida del filtro de partículas (salida).

El captador suministra una tensión proporcional a la presión diferencial medida por la membrana (delta P = P entrada – P salida).


MANUAL HDI

FILTRO DE PARTICULASEl filtro de partículas tiene una estructura porosa, de carbono de silicio, formada por canales que retienen las partículas de los gases de escape. Se caracteriza por su gran capacidad de retención.

FILTRO DE PARTICULAS

UNIDAD DIDACTICA 3 MANUAL HDI 42 PAG F

Documents

Transcript of UNIDAD DIDACTICA 3 MANUAL HDI 42 PAG F