El sistema de inyección TDI utilizado en motores de las marcas Audi, Volkswagen,
Skoda y Seat constan de dos sistemas diferenciados como es elinyector 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 dealimentación 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
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 inferiorasí 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 injectionperiod =
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 unimpulso 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-railo 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 PietschPreis" 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 MagnetiMarelli,
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.
SISTEMADE 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 adelanteseexplica 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 direcciónwww.tecnomovil.com o enviar mail atecnomovil@tecnomovil.com .
(c) Copyright TECNOMOVIL. 2011. Todos los derechos reservados
