FORMACIÓN INYECCIÓN TDI

Autor: Francisco Barbadillo Divassón

 

                                   

 

El sistema de inyección TDI utilizado en motores de las marcas Audi, Volkswagen, Skoda y Seat constan de dos sistemas diferenciados como es el  inyector bomba y el common rail.

Se desarrollan a continuación una muestra de los temas a tratar en el curso de motores TDI

 

 

 

TEMARIO DEL CURSO

 

SISTEMAS DE INYECCIÓN INYECTOR BOMBA Y COMMON RAIL

 

INYECTOR BOMBA

COMMON RAIL

 

Introducción

-Datos técnicos

-Mecánica del motor

-Pistones trapeciales y bielas

-Mando de correa dentada

Sistema de inyector bomba

-Aspectos generales

-Arquitectura

-Impulsión

-Operación de inyección

Alimentación de combustible

-Circuito de combustible

-Bomba de combustible

-Tubo distribuidor

-Refrigeración del combustible

Gestión del motor

-Cuadro general del sistema

-Sensores

-Actuadores

-Sistema de precalentamiento

-Esquema de funciones

-Autodiagnóstico

Mecánica del motor

-Pistones trapezoidales y bielas

-Mando de correa dentada

 

I

Introducción

- Modificaciones del motor AGK / ATA, para obtener el nuevo motor AUA.

Motor:  

-       Mando de engranaje.

-       Bomba de Tanden.

-       Bomba de vacío.

-       Brida intermedia.

-       Impulsión de correa.

Turbocompresor variable.         

Sistema de inyección common rail:        

-       Sistema de combustible.

-       Filtro de combustible.

-       Bomba de engranajes.

-       Bomba de alta presión.

-       Válvula limitadora de presión.

Inyección:

-       Preinyección, inyección principal, posición de reposo, comienzo y fin de la inyección.

Gestión de motor:        

-       Sensores.

-       Actuadores.

-       Sistema de precalentamiento.

-       Esquema de funciones.

-       Funciones suplementarias.

 

Sistema de Filtro de Partículas (FAP)

 

Introducción     

Gases de escape. Normas EU3, EU4 y EU5.


Origen de los contaminantes.    

Partículas de hollín.                  

Medidas para la reducción de partículas.

Sistema de filtración de partículas.        

Regeneración.  

Aditivo.

 

Gestión del motor:

-       Estructura del sistema.

-       Sensores.

-       Actuadores.

 

Esquema de funciones.

Mantenimiento del filtro.

Mantenimiento del depósito.      

 

 

 

 

MOTOR TDI SISTEMA DE INYECTOR BOMBA

 

El motor TDI con sistema de inyector bomba . ha sido desarrollado sobre la base del motor TDI de 1,9 ltr. / 81 kW, sin árbol intermediario.

 

Con respecto al motor con bomba de inyección distribuidora rotativa, se diferencia principalmente en lo que respecta al sistema de inyección.

 

En las páginas siguientes le informamos acerca del diseño y funcionamiento del sistema de inyector bomba y sobre las innovaciones implantadas en el sistema de combustible, en el sistema de gestión del motor y en su mecánica.

 


 

En comparación con la bomba distribuidora rotativa, el motor diesel con inyector bomba tiene las siguientes ventajas:

 

-       Baja sonoridad de la combustión

 

-       Bajas emisiones contaminantes

 

-       Bajo consumo de combustible

 

-       Un mayor rendimiento energético

 

 

Las ventajas se consiguen por medio de:

 

-       - Alta presión de inyección, de 2.050 bares

 

-       - Gestión precisa para la operación de la inyección

 

-       - Ciclo de preinyección


 

CICLOS DE INYECCIÓN

La condición previa para contar con una combustión eficiente reside en una buena formación de la mezcla.

A esos efectos, el combustible tiene que ser inyectado en la cantidad correcta, al momento preciso y con una alta presión. Si surgen mínimas diferencias, estas se traducen en un aumento de las emisiones contaminantes, sonoridad de la combustión o en un elevado consumo de combustible.

 

Preinyección

Para conseguir el desarrollo más suave posible de la combustión, antes de iniciarse la inyección principal se procede a inyectar una pequeña cantidad de combustible, con baja presión. A esta dosificación del combustible se le da el nombre de preinyección. Con la combustión de esta pequeña cantidad de combustible aumenta la presión y la temperatura en la cámara de combustión.

 

Inyección principal

Durante la inyección principal es decisivo contar con una buena formación de la mezcla, para lograr la combustión más completa posible del combustible.

Con una alta presión de la inyección se consigue una muy refinada pulverización del combustible, de modo que el combustible y el aire se puedan mezclar adecuadamente. Una combustión completa conduce a una reducción de las emisiones contaminantes y a unos altos niveles

 

Fin de la Inyección

Al final de la inyección es importante, que la presión de la inyección caiga rápidamente y la aguja del inyector cierre de forma instantánea de ese modo se evita que pase combustible hacia la cámara de combustión, teniendo una baja presión de inyección y gotas de gran diámetro, porque ya así solo se quemaría de forma incompleta y provocaría una mayor emisión de contaminantes.

 

CICLO DE LLENADO

CICLO DE PREINYECCIÓN

FIN CICLO PREINYECCIÓN




Durante el llenado, el .émbolo de bomba se mueve hacia arriba, impulsado por la fuerza del muelle, con lo cual aumenta el volumen de la

cámara de alta presión.

 

La válvula para el inyector bomba no está excitada.

 

La aguja de la electroválvula se encuentra en posición de reposo y abre asi el paso para la alimentación del combustible hacia la cámara de alta presión.

 

La presión de alimentación hace que fluya el combustible hacia la cámara de alta presión.

La leva de inyección oprime el embolo de la bomba hacia abajo, accionado por el balancín de rodillo, con lo cual desaloja el combustible de

la cámara de alta presión hacia la zona de alimentación.

 

La unidad de control del motor inicia la operación de inyección. A esos efectos, excita la válvula del inyector bomba. La aguja de la electroválvula es oprimida contra su asiento, cerrando as. el paso de la cámara de alta presión hacia la zona de  alimentación de combustible. De esa forma comienza la presurización en la cámara de alta presión. Al alcanzar 180 bares, la presión supera la fuerza

del muelle en el inyector. La aguja del inyector despega de su asiento y comienza el ciclo de preinyección.

Comienza la preinyección

 

La preinyección finaliza inmediatamente después de que abre la aguja del inyector. El ascenso de la presión hace que el .émbolo de evasión se desvíe hacia abajo, aumentando as. el volumen de la cámara de alta presión.

A raíz de ello, la presión cae durante un breve instante y la aguja del inyector cierra.

La preinyección finaliza debido al movimiento descendente del .émbolo

de evasión, el muelle del inyector queda sometido a una tensión previa más intensa. Para que la aguja del inyector pueda volver a abrir con motivo de la inyección principal que sigue a continuación, se necesita por ello una mayor presión del combustible que la empleada para la preinyección.

CICLO INYECCIÓN PRINCIPAL

CICLO TERMINACIÓN DE INYECCIÓN

CICLO RETORNO DE COMBUSTIBLE




Poco después de cerrar la aguja del inyector aumenta nuevamente la presión en la cámara de alta presión.

La válvula del inyector bomba sigue cerrada y el .émbolo de bomba se desplaza en descenso.

Al alcanzar unos 300 bares, la presión del combustible supera la fuerza del muelle pretensado en el inyector. La aguja del inyector despega nuevamente de su asiento y se produce la inyección de la dosificación principal.

La presión aumenta durante esa operación hasta 2.050 bares, debido a que en la cámara de alta presión se desaloja una mayor cantidad de combustible de la que puede escapar por los orificios del inyector. La presión alcanza su magnitud máxima en el momento en que el motor alcanza a su vez su potencia máxima, es decir, al tener un alto régimen de motor acompañado de una gran cantidad inyectada.

El final de la inyección se inicia en cuanto la unidad de control del motor deja de excitar la válvula para el inyector bomba.

El muelle de la electroválvula abre la aguja durante esa operación y el combustible desalojado por el émbolo de bomba puede escapar hacia la zona de alimentación del combustible. La presión se degrada. La aguja del inyector cierra y el muelle del inyector oprime el .émbolo de evasión hasta su posición de partida.

Queda terminado el ciclo de la inyección principal.

El retorno de combustible en el inyector bomba asume las siguientes funciones:

 

1) Eliminar burbujas de vapor en la zona de alimentación del combustible, haciéndolas pasar a través de las válvulas estranguladoras en la zona de retorno.

2) Refrigerar el inyector bomba. Para esa finalidad se hace pasar combustible de la zona de alimentación a través de los conductos del inyector bomba hacia la zona de retorno del combustible.

3) Transportar el combustible de fuga, desalojándolo del .émbolo de bomba

 

 

ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

 

Sistema de combustible

El combustible es aspirado del depósito por medio de una bomba mecánica, haciéndolo pasar a través del filtro de combustible, para ser impelido por el conducto de alimentación en la culata hasta los inyectores bomba.

La cantidad de combustible que no se necesita para la inyección se devuelve al depósito a través del conducto de retorno en la culata, un termosensor y un radiador de combustible.

 


Radiador de combustible

Refrigera el combustible de retorno, para proteger el depósito contra la entrada de un combustible demasiado caliente.

 

Termosensor de combustible

Detecta la temperatura del combustible en la zona de retorno y transmite una señal a la unidad de control del motor.

 

Filtro de combustible

Protege el sistema de inyección contra suciedad, desgaste causado por partículas sólidas y agua.

 

Válvula de retención

Impide el retorno del combustible de la bomba al depósito estando el motor parado (presión de apertura = 0,2 bar).

 

Válvula limitadora de presión (1)

Regula la presión del combustible en la zona de alimentación. Al tener el combustible una presión superior a 7,5 bares, la válvula abre y el combustible pasa hacia la parte aspirante de la bomba de combustible

Válvula limitadora de presión (2)

Mantiene la presión del retorno de combustible a 1 bar. De esa forma se consiguen relaciones de fuerza invariables en la aguja de la electroválvula.

 

Tamiz

Asume la función de captar burbujas de vapor procedentes de la zona de alimentación de combustible. Acto seguido se eliminan a través del taladro estrangulador, pasando a la zona

de retorno.

 

La bomba de combustible

eleva el combustible del depósito, haciéndolo pasar por el filtro, para llegar hasta los inyectores bomba.

 

Bypass

Si existe aire en el sistema de combustible, por ejemplo al haberse consumido el contenido total del depósito, la válvula limitadora de presión se mantiene cerrada. El combustible que refluye posteriormente se encarga de expulsar el aire del sistema.

 

 


BOMBA DE COMBUSTIBLE

 

La bomba de combustible se halla directamente detrás de la bomba de vacío, en la culata. Asume la función de transportar el combustible del depósito hacia los inyectores bomba.

Ambas bombas son accionadas conjuntamente por el .árbol de levas, en virtud de lo cual se da a este conjunto el nombre de bomba en tándem.

 


La bomba de combustible es una versión de bomba de aletas con cierre integrado. En las bombas de este tipo se oprimen las aletas contra el rotor por medio de una fuerza de muelle.

 

Esto tiene la ventaja, de que ya eleva combustible desde regímenes bajos. Las bombas de aletas comunes no aspiran el

combustible hasta haber alcanzado un régimen de revoluciones suficiente para que las aletas apoyen por fuerza centrífuga contra el estator.

 

La conducción del combustible en el interior de la bomba está. diseñada de modo que el rotor siempre está. bañado con combustible, incluso si se ha agotado el contenido del depósito.

 

 

De ese modo están dadas las características de autoaspiración de la bomba.

 

La bomba de combustible trabaja según el principio de la aspiración por aumento de volumen e impulsión por reducción de volumen.

 

El combustible se aspira e impele respectivamente en dos celdas. Las celdas aspirantes y las celdas impelentes están separadas por medio de las aletas de cierre.

 

 

CIRCUITO REFRIGUERACIÓN DE COMBUSTIBLE

 

El combustible que retorna de los inyectores bomba fluye a través del radiador de combustible y transmite su alta temperatura al agente de refrigeración en el circuito.

 

El circuito de refrigeración del combustible es un sistema separado del circuito de refrigeración del motor. Esto es necesario, porque la temperatura del líquido refrigerante es demasiado alta para refrigerar el combustible cuando el motor tiene su temperatura de servicio.

 

Cerca del depósito de expansión, el circuito de refrigeración del combustible está Comunicado con el de refrigeración del motor. De esa forma es posible cargar el circuito de refrigeración del combustible y compensar las variaciones de volumen debidas a fluctuaciones de la temperatura. El empalme ha sido elegido de modo que el circuito de refrigeración del motor, siendo el más caliente, no influya negativamente en el circuito de refrigeración del combustible.


 

GESTIÓN DEL MOTOR

 



Transmisor Hall


Medidor temperatura


Transmisor de temperatura


Sensor presión colector

El transmisor Hall va fijado al protector de la correa dentada, por debajo de la rueda dentada del .árbol de levas. Explora siete dientes sobre la rueda generatriz de impulsos que va fijada a la rueda dentada del .árbol de levas.

El transmisor de temperatura del combustible es un termosensor con coeficiente de temperatura negativo (NTC).

Va instalado en el tubo de retorno de combustible, entre la bomba y el radiador de combustible. Detecta la temperatura momentánea del combustible.

El transmisor de temperatura del líquido refrigerante se encuentra en el empalme de la culata para el paso de líquido refrigerante. Informa a la unidad de control del motor acerca de la temperatura momentánea del líquido refrigerante.

El transmisor de presión en el colector de admisión y el transmisor de temperatura de aire en el colector de admisión están agrupados en un solo componente, en el conducto de admisión.


Transmisor de régimen


Medidor masa de aire


Transmisor altitud


Transmisor pedal acelerador

El transmisor de régimen del motor es un transmisor inductivo.

 

Va fijado al bloque motor.

El medidor de la masa de aire con detección de reflujo calcula la masa de aire aspirada. Está instalado en el conducto de admisión.

 

Con la apertura y el cierre de las válvulas se producen flujos inversos de la masa de aire aspirada en el conducto de admisión.

El transmisor de altitud informa a la unidad de control del motor acerca de la presión atmosférica momentánea en el entorno.

Esta presión depende de la altitud geográfica.

Con ayuda de la señal se realiza una corrección de altitud para la regulación de la presión de sobrealimentación y para la recirculación de gases de escape

Con esta señal, la unidad de control del motor detecta la posición del acelerador. En vehículos con cambio automático, el conmutador kick-down informa a la unidad de control del motor acerca de los deseos de aceleración expresados por el conductor a través del acelerador.

 

INYECTOR BOMBA CON VÁLVULA PIEZOELÉCTRICA

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El inyector-bomba con válvula piezoeléctrica (versión PPD 1.1) es una versión más desarrollada del inyector bomba con válvula electromagnética. Tal y como dice su nombre, se ha sustituido, entre otras cosas, la
válvula electromagnética por una válvula piezoeléctrica, que se caracteriza por ser más rápida y mejor controlable.

 

Aparte de ello se han implantado mejoras en la gestión mecánica de las diferentes presiones de inyección en el interior del inyector-bomba, lo cual ha permitido eliminar p. ej. el émbolo de evasión y reducir así el volumen de alta presión en favor de un mayor rendimiento.

 

Para evitar que surgieran costes adicionales en la construcción de los motores se han adoptado las cotas de montaje y las fijaciones por 2 tornillos que tenía el inyector-bomba con válvula electromagnética (PDE-P2).

 

Los nuevos inyectores-bomba se implantarán en el futuro en el nuevo motor 2,0 l / 125 kW / 4V TDI, y en una fecha posterior en otros motores TDI con culata de 4 válvulas.

 

 

Mejoras con el uso de inyectores piezoeléctricos

 

Emisiones sonoras

 

Las emisiones sonoras típicas de los motores TDI se generan al ralentí, pero no se deben primordialmente a la combustión, sino que son emisiones sonoras provocadas por los inyectores-bomba. Esta sonoridad tiene su origen en las muy rápidas y grandes variaciones de la presión en el interior del inyector-bomba y en su transmisión hacia el motor a través del accionamiento para los inyectores-bomba.

 

Ahora es posible influir en las variaciones de la presión, con ayuda de la válvula piezoeléctrica, que trabaja de un modo más rápido y exacto, obteniéndose así una reducción de la sonoridad.

Gestión de las fases de inyección

 

Debido a que la nueva válvula piezoeléctrica tiene una velocidad de conmutación aproximadamente cuatro veces superior a la que tenía la válvula electromagnética, resulta posible cerrar y abrir nuevamente la válvula de conmutación para cada una de las fases de inyección. Esto permite gestionar de un modo más flexible y exacto las fases de inyección y las cantidades inyectadas.

Presión de inyección

 

Cada fase de inyección plantea sus propias exigencias muy específicas a la presión que debe actuar. Por ejemplo, la preinyección necesita una baja presión, mientras que la inyección principal requiere una presión de inyección muy alta. Gracias a que se ha logrado ampliar el margen de las presiones de inyección (130 - 2.200 bares) se ha conseguido también aquí una mejora. Esto se traduce en un mejor comportamiento de las emisiones y la posibilidad de obtener una mayor potencia.

 


   Inyector Magnético


 


VÁLVULA ELECTROMAGNÉTICA

La velocidad de conmutación es mas lenta y la distancia entre inyeciones es inferior  así como es superior la inyección de combustible.

En las gráficas se puede comprobra la cantidad de combustible intyectado en cada uno de los ciclos de inyección.

 


  Inyector piezoeléctrico


 


VÁLVULA PIEZOELÉCTRICA

Debido a que la nueva válvula piezoeléctrica tiene una velocidad de conmutación aproximadamente cuatro veces superior a la válvula electromagnética, resulta posible cerrar y abrir nuevamente la válvula de conmutación para cada una de las fases de inyección. Esto permite gestionar de un modo más flexible y exacto las fases de inyección y las cantidades inyectadas.

Vigilancia de la válvula para inyector-bomba (válvula piezoeléctrica)

En relación con el nuevo inyector-bomba con válvula piezoeléctrica también se implanta una nueva unidad de control del motor, denominada Simos PPD 1.

La diagnosis de la Simos PPD 1 funciona de forma parecida a la de la Motronic para inyector-bomba con válvula electromagnética.

Lo que se mide es el momento de cierre efectivo de la aguja de válvula, analizando una inflexión en la curva de desarrollo de la tensión (BIP = beginning of injection period = comienzo del ciclo de inyección).

Esta inflexión de la curva de tensión es generada al incidir la aguja de la válvula en su asiento y por la fuerza resultante de esa particularidad, de efecto opuesto al sentido de movimiento del actuador piezoeléctrico

 


Para efectos de la medición se procede a disparar un  impulso de prueba cada 5 inyecciones, entre los diferentes ciclos de inyección, con objeto de cerrar la aguja de la válvula sin que intervengan influencias parásitas (p. ej. la alta presión del combustible).

 

 

 

 

MOTOR TDI SISTEMA DE INYECCION COMMON RAIL

 

Introducción

El sistema de common-rail o conducto común es un sistema de inyección de combustible electrónico para motores diesel de inyección directa en el que el gasóleo es aspirado directamente del depósito de combustible a una bomba de alta presión y ésta a su vez lo envía a un conducto común para todos los inyectores y por alta presión al cilindro. En 1998 recibió el Premio "Paul Pietsch Preis" para Bosch y Fiat por el sistema Common Rail como innovación técnica para el futuro.

Este sistema fue desarrollado por el grupo industrial italiano Fiat Group, en el Centro Ricerche en colaboración con Magneti Marelli, filial del grupo especializada en componentes automovilísticos y electrónicos. La industrialización la llevó a cabo Bosch. El primer vehículo del mundo en equipar este sistema fue el Alfa Romeo 156 con motor JTD en 1997.[]

 

 

 


Bomba en tándem

Debido a una creciente cantidad de grupos auxiliares que se implantan en un motor vienen siendo cada vez más extensos los conjuntos de impulsión por correa y de la distribución.

En el motor de 2,8 ltr. con sistema de inyección Common Rail se han integrado por ello las bombas de vacío e hidráulica de la servodirección en un solo componente.

La bomba de vacío y la bomba hidráulica (para servodirección) van alojadas en una carcasa compartida.

Esta unidad que se atornilla a la brida intermedia del mando de engranajes de la distribución recibe el nombre de bomba en tándem.

Para explicar el sistema TDI de inyección common rail se utiliza un motor diesel de 2.8 ltr. con bomba de inyección distribuidora rotativa (letras distintivas del motor AGK/ATA) ha sido equipado ahora con un moderno sistema de inyección por conducto común Common Rail. Esto ha planteado la necesidad de efectuar ciertas modificaciones y adaptaciones en el motor. Este motor se identifica con las letras distintivas  AUH.

 

 

 

 

 

Sistema de combustible

 

En el sistema de combustible se utilizan dos bombas mono émbolo de alta presión con regulación controlada, cada una de las cuales es accionada por una leva doble de los árboles de levas de admisión.

 

En comparación con una bomba de alimentación constante, se obtiene una potencia motriz reducida en función de la presión del conducto común (Rail).

La presión de funcionamiento se sitúa entre 30 y 100 bar.

 


 

 

SISTEMA  DE COMBUSTIBLE

 

El sistema de combustible está dividido en dos zonas:

-       la zona de baja presión

con la bomba en el depósito de combustible, el depósito de reservas y expansión del combustible, el filtro de combustible y la bomba de engranajes.

-       la zona de alta presión

con la bomba de alta presión, el acumulador de alta presión (rail), los inyectores y la válvula limitadora de presión.

En la zona de baja presión, el combustible es extraído del depósito a través del depósito de reservas y expansión, por intervención de la bomba de combustible y la bomba de engranajes, para ser impelido a través del filtro de combustible hacia la bomba de alta presión.

Allí se genera la alta presión del combustible que se necesita para la inyección y se alimenta hacia el acumulador de alta presión (rail).

El combustible pasa del acumulador de alta presión hacia los inyectores, que se encargan de inyectar el combustible hacia las cámaras de combustión.

 


 

DIAGRAMA MOTOR DE INYECCIÓN COMMON RAIL DE 4 CIL.

 

 

BOMBA DE COMBUSTIBLE

 

Tiene asignada la función de presurizar el combustible a la intensidad necesaria para la inyección a alta presión. La alta presión se genera por medio de tres émbolos de la bomba, que se encuentran dispuestos en estrella, a un ángulo 120º.

La bomba de alta presión va atornillado a la brida intermedia del mando de engranajes y se acciona a través de ruedas dentadas intermediarias a partir del cigüeñal.

En la bomba de alta presión se encuentra también la bomba de engranajes y la válvula de regulación para la presión del combustible.


Bomba de alta presión

 

La bomba de alta presión es una versión tricilíndrica de émbolos radiales. Se impulsa conjuntamente con la bomba de engranajes a partir del eje de accionamiento.

 

La bomba de alta presión asume la función de generar la alta presión del combustible de hasta 1.600 bares, que se necesita para la inyección.

 

 

Con los tres émbolos de la bomba, implantados a distancias de 120°, se establecen cargas uniformes para el accionamiento de la bomba y se mantienen reducidas las fluctuaciones manométricas en el acumulador de alta presión.

 



Carrera aspirante

 

El movimiento descendente del émbolo de la bomba se traduce en un aumento de volumen en la cámara de compresión.

 

Esto hace que descienda la presión del combustible en la cámara de compresión.

 

Debido a la presión generada por la bomba de engranajes puede pasar ahora combustible a través de la válvula de admisión hacia la cámara de compresión


Carrera impelente

 

Al comenzar el movimiento ascendente del émbolo de la bomba aumenta la presión en la cámara de compresión.

 

Esto hace que el disco de la válvula de admisión sea oprimido hacia arriba y cierre la cámara de compresión.

 

El émbolo sigue ascendiendo, con lo cual sigue generando presión.

 

En cuanto la presión del combustible en la cámara de compresión supera la presión que hay en la zona de alta presión, la válvula de escape abre y el combustible pasa por el conducto anular hacia el acumulador de alta presión.

 

 

Bomba de engranajes

La bomba de engranajes es una bomba de preelevación que trabaja de un modo netamente mecánico.

Aumenta la presión del combustible suministrado por la bomba G6, al objeto de asegurar el abasto de la bomba de alta presión en cualquier condición operativa.

La bomba de engranajes va situada directamente en conjunto con la bomba de alta presión.

Ambas bombas se accionan por medio de un eje compartido.


 

 

                                                             COMPONENTES DE INYECCIÓN COMMON RAIL

 

 

En este capítulo se desarrolla el funcionamiento de todos los sensores utilizados en el sistema de inyección ya sean elementos de control y medida (sensores) y de los actuadores haciendo especial mención en el funcionamiento de los inyectores.

En los motores TDI con Common rail en las primeras generaciones se utilizaron inyectores electromagnéticos y posteriormente piezoeléctricos..

A continuación se muestra la estructura de estos inyetores y sensires y actuadores inyectores ya que representan uno de los mayores problemas a loa hora de conocer su funcionamiento


Inyector de núcleo magnético

El comienzo de la inyección es puesto en vigor por parte de la unidad de control para inyección directa diesel.

A esos efectos excita la válvula electromagnética.

En cuanto la fuerza magnética es superior a la fuerza de cierre del muelle de la electroválvula, el inducido de ésta se desplaza hacia arriba, abriendo el estrangulador de salida.

 

1

Terminal eléctrico

2

Muelle electroválvula

3

Inducido electroválvula

4

Estrangulador de salida

5

Estrangulador de entrada

6

Cámara de control

7

Émbolo de control del inyector

8

Aguja del inyector


Inyector piezoeléctrico

En el motor TDI 3,0l V6 se implantan inyectores piezoeléctricos. Los inyectores son excitados a través de un actuador piezoeléctrico.

 

La velocidad de conmutación de un actuador piezoeléctrico es aproximadamente cuatro veces superior a la de una válvula electromagnética.

 

 

 

 

1

Terminal eléctrico

2

Filtro de barra

3

Retorno de combustible

4

Actuador piezoeléctrico

5

Émbolo acoplador

6

Émbolo de válvula

7

Muelle émbolo de válvula

8

Válvula de mando

9

Placa estranguladora

10

Muelle de la tobera del inyector

11

Retén

12

Aguja

 


Equilibrado de la inyección (IMA)

 

Para sistemas de inyección EDC16 es necesario disponer de equipos de diagnóstico para poder realizar la programación de los inyectores en el caso de sustitución.

 

El equilibrado de la inyección (IMA) es una función de software, programada en la unidad de control para sistema de inyección directa diésel, que se utiliza para la excitación específica de cada inyector.

 

Con esta función se corrigen las cantidades inyectadas de forma específica por cada inyector

del sistema Common Rail en toda la familia de características. Con ello mejora la exactitud del

sistema de inyección.

 

Si se sustituye un inyector es preciso adaptarlo al sistema de inyección. Se tiene que llevar a cabo una operación de equilibrado de la inyección con equipos de diagnosis.

 

Valor IMA

 

Cada inyector lleva impreso un valor de adaptación de 7 caracteres. Este valor de adaptación puede estar compuesto por letras y/o números.

 

El valor IMA se determina con un banco de pruebas en la fabricación del inyector. Expresa la diferencia con respecto al valor teórico y describe así el comportamiento de inyección de esa unidad específica.

 

Con ayuda el valor IMA, la unidad de control para sistema de inyección directa diésel puede calcular con exactitud los tiempos de excitación que son necesarios para la inyección específica por parte de cada inyector.

 

Con el equilibrado de la inyección se compensan las diferencias de comportamiento entre los inyectores, que resultan de las tolerancias de fabricación.

 

Los objetivos de esta corrección de las cantidades inyectadas son:

 

Reducción del consumo de combustible

Reducción de las emisiones de escape

Una marcha equilibrada del motor

 

SENSORES DE INYECCIÓN

Estos son algunos de los sensores más importantes, utilizados en el sistema de inyección que van a influir de forma directa en el cálculo del tiempo de inyección y avance del motor.

Medidor masa de aire

Sensor presión combustible

Sensor presión de admisión

Sensor pedal acelerador





El medidor de la masa de aire con detección de flujo inverso se encuentra en el colector de admisión y detecta la masa de aire aspirada.

El sensor de presión del combustible va situado en el acumulador de alta presión y detecta la presión momentánea del combustible en la zona de alta presión.

 

El sensor de presión en el colector de admisión se dedica, como dice su nombre, a detectar la presión momentánea en el colector de admisión.

El sensor de posición del acelerador va situado en el vano motor y comunicado con el pedal acelerador a través de un varillaje.

Aplicaciones de la señal

Las señales se emplean en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel para calcular la cantidad a inyectar.

Aplicaciones de la señal

La señal de tensión es para la unidad de control del sistema de inyección directa diesel un parámetro para regular la presión del combustible en la zona de alta presión.

Aplicaciones de la señal

La señal del sensor se utiliza en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel para regular la presión de sobrealimentación.

Aplicaciones de la señal

La posición del acelerador es un parámetro principal para el cálculo de la cantidad a inyectar.

El conmutador de ralentí señaliza a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel si ha sido accionado el pedal acelerador.

 

ACTUADORES DE INYECCIÓN

Regulador presión de combustible

Control chapaleta de admisión

Control presión sobrealimentación




En la bomba de alta presión va instalada la válvula reguladora de la presión del combustible.

Asume la función de regular la magnitud que ha de tener la presión del combustible en la zona de alta presión. A esos efectos es excitada por la unidad de control para sistema de inyección directa diesel.

La válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión conecta la depresión para accionar la chapaleta en el colector de admisión.

La chapaleta en el colector de admisión impide sacudidas al parar el motor.

De esa forma se comprime una menor cantidad de aire y el motor se detiene de una forma suave.

La electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación es una válvula electroneumática que va fijada a la chapa del salpicadero en el vano motor, conjuntamente con la válvula de conmutación para la chapaleta en el colector de admisión.

La presión de sobrealimentación se regula de conformidad con una familia de características programada en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel.

 

REDUCIÓN DE EMISIONES

Medidas para la reducción de las emisiones de partículas

 

La reducción de las emisiones de gases de escape del motor diésel constituye un objetivo importante que se plantea a la hora de desarrollar el motor más a fondo.

 

Existe una serie de soluciones técnicas para la reducción de las emisiones de escape.

 

Medidas ectomotrices

 

Las medidas ectomotrices pueden impedir la liberación de las partículas de hollín que se generan con motivo de la combustión. Se entiende por estas medidas la reducción de las partículas de hollín por medio de un sistema de filtración.

 

Se distinguen dos diferentes sistemas – el filtro de partículas Diesel con aditivo y el filtro de partículas Diesel sin aditivo. En las páginas que siguen se explica exclusivamente la estructura y el funcionamiento del sistema de filtración de partículas Diesel con aditivo, que es el implantado actualmente por Volkswagen.

 

SISTEMA CON ADITIVO

SISTEMA SIN ADITIVO



Este sistema se implanta en vehículos con el filtro de partículas alejado del motor. Debido al largo recorrido de los gases escape entre el motor y el filtro de partículas, la temperatura de encendido necesaria para la combustión de las partículas sólo se puede alcanzar agregando un aditivo.

 

Este sistema será implantado en el futuro, en vehículos con el filtro de partículas instalado cerca del motor.

 

El corto recorrido de los gases de escape entre el motor y el filtro de partículas permite que la temperatura de los gases de escape todavía sea suficientemente alta para la combustión de las partículas.

 

 

SISTEMA DE FILTRACIÓN DE PARTÍCULAS DIESEL CON ADITIVO

En el cuadro que se muestra más abajo se representan los componentes del sistema de filtración de partículas diésel. En elo sinóptico siguiente se muestran todos los componentes del sistema de filtración de partículas así como los elementos electrónicoa utilizados para su control, redicción y eliminación.

 

1

Unidad de control en el cuadro de instrumentos

2

Unidad de control de motor

3

Depósito de aditivo

4

Sensor falta aditivo para el combustible

5

Bomba para aditivo del filtro de partículas

6

Depósito de combustible

7

Motor diesel

8

Sensor temperatura ante turbocompresor

9

Turbocompresor

11

Catalizador de oxidación

12

Sensor de temperatura

13

Filtro de partículas

14

Sensor de presión diferencial de gases de escape

15

Silenciador

16

Medidor de masa de aire

 

 


Estructura del sistema

Filtro de partículas diesel con aditivo

En el cuadro mostrado a la izquierda se representan los componentes del sistema de filtración de partículas diésel. En adelantese  explica la arquitectura y el funcionamiento del sistema de filtración de partículas diésel con aditivo.

 

El cuadro general muestra un sistema correspondiente a una instalación de escape monocaudal.

 

En los sistemas de escape de varios ramales (por ejemplo en el motor V10 TDI) hay en cada ramal de escape un filtro de partículas y los sensores del sistema de escape.

El filtro de partículas diésel se monta en el ramal de escape, detrás del catalizador de oxidación.

 

Se encarga de retener por filtración las partículas de hollín que van contenidas en los gases de escape del motor.

 

 

 

 

 



Filtro de partículas vacio

Filtro de partículas saturado

 

REGENERACIÓN FILTRO PARTÍCULAS

 

El filtro de partículas diésel tiene que ser despejado de forma sistemática, eliminándose las partículas de hollín, para evitar que se obstruya y se afecte su funcionamiento. Durante el ciclo de regeneración, las partículas de hollín retenidas en el filtro se someten a combustión, a una temperatura de 500 ºC, aproximadamente. La temperatura propiamente dicha para el encendido del hollín es de unos 600-650 ºC. Esta temperatura de los gases de escape únicamente se puede alcanzar a plena carga en el motor diésel.

 

Para poder asegurar la regeneración del filtro de partículas diésel en todas las condiciones operativas se procede a reducir la temperatura de ignición del hollín a base de agregar un aditivo, a la vez que se aumenta la temperatura de los gases de escape por medio de un ciclo de gestión específica del motor.

 

El ciclo de regeneración lo gestiona la unidad de control del motor.

 

 

GESTIÓN DEL MOTOR DURANTE LA REGENERACIÓN

 

Conociendo la resistencia de flujo del filtro, la unidad de control del motor deduce de ahí el estado de saturación del filtro.

 

Una intensa resistencia de flujo indica que el filtro tiende a obstruirse. A raíz de ello, la unidad de control del motor pone en vigor el ciclo de regeneración. A esos efectos:




● se desactiva la recirculación de gases de escape, para aumentar la temperatura de la combustión.

 

tras una inyección principal con una dosificación reducida, 35º del cigüeñal después del punto muerto superior del pistón, pone en vigor un ciclo de post-inyección, para subir la temperatura de los gases de escape.

● regula con la mariposa eléctrica la alimentación del aire aspirado

● regula con la mariposa eléctrica la alimentación del aire aspirado

 

 

ESQUEMA DE FUNCIONES

 

Esquema eléctrico de un sistema de inyección con filtro de partículas y control de aditivo.

A la derecha la tabla de componentes de la inyección.

 

G

Sensor nivel de combustible

G39

Sonda Lambda

G70

Medidor masa de aire

G450

Sensor presión gases de escape

G504

Sensor falta aditivo

G506

Sensor temperatura filtro de partículas

G507

Sensor de temperatura turbocompresor

J248

Unidad de control sistema de inyección

J285

Unidad de control cuadro de instrumentos

J317

Relé alimentación borne 30

J533

Intefaz para diagnosis para bus de datos

K231

Testigo luminoso partículas diesel

N240

Inyector bomba

N18

Válvula EGR

N75

Electroválvula limitación sobrealimentación

V135

Bomba aditivo filtro de partículas

V157

Motor chapaleta colector de admisión

Z19

Calefacción sonda lambda

 

 

Bibliografía

En la confección de este documento se han utilizado imágenes diversas de publicaciones técnicas de fabricantes de automóviles. Estas publicaciones están extraídas de los manuales o documentación de los fabricantes que suelen entregar en sus cursos de formación técnica. (Volkswagen, Audi……).

 

Esto es un resumen de las materias que se imparten en el curso de formación de Inyección TDI. Para consultas sobre este curso pueden dirigirse a la siguiente dirección www.tecnomovil.com o enviar mail a tecnomovil@tecnomovil.com .

 

 

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Autor: Francisco Barbadillo Divassón