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ENTRENAMIENTOSTECNOLOGICOS
SISTEMA DE INYECCION DE RIEL COMUN
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GENERALIDADES SOBRE ELMOTOR DIESEL
El motor Diesel aspira aire a través de la válvula de admisión cuando el pistóndesciende desde el punto muerto superior (PMS) hacia el punto muertoinferior (PMI).
Cuando el pistón asciende desde el PMI hasta el PMS, comprime este aireaspirado, elevando la presión y la temperatura dentro de la cámara decombustión.
Cuando el pistón está cercano al PMS, la bomba de inyección envía al inyector una alta presión de combustible, el cual es inyectado y finalmentepulverizado dentro de la cámara de combustión.
Este combustible se quema rápidamente al contacto con el aire caliente,produciéndose alta presión en la cámara de combustión y sobre la cabezadel pistón.
Esta alta presión de la combustión empuja al pistón hacia el punto muerto
inferior, y por medio de la biela, el cigüeñal gira con gran velocidad.Cuando el pistón sube hacia el PMS nuevamente, la válvula de escape deja
salir a los gases combustionados.Podemos ver los cuatro ciclos del motor en el siguiente esquema y video.
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MOTOR DIESEL DE CUATRO CICLOS
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EXPLICACION GENERAL DELSISTEMA
A diferencia de los Sistemas tradicionales de Inyección Diesel, estenovedoso sistema ya no dispone de la Bomba de Inyección Lineal oRotativa, Bombas que eran las encargadas de realizar todo eltrabajo de inyección, enviando la alta presión generada en ellashacia los Inyectores.
En reemplazo de la Bomba Inyectora, se ha diseñado un sistema de Alta Presión constante en un Riel Común, similar al utilizado en lossistemas de Inyección Electrónica de Gasolina.
Esta alta presión en el Riel llega a todos y cada uno de los Inyectoresdel motor, los cuales son comandados eléctricamente por unaComputadora, para abrir o cerrar la aguja del Inyector.
Como no se los puede comandar directamente como a los Inyectoresdel sistema de Inyección a Gasolina, se ha optado por comandar unas Válvulas Solenoides, las mismas que controlan la presiónsobre la cabeza de aguja del inyector, permitiendo que la agujasuba, descubriendo el paso del combustible, pulverizando esta altapresión en la cámara de combustión
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COMPUTADORA
AIRE
TEMPERATURA
ACELERACION
REVOLUCIONES
POSICION PISTON
CONTROLDELINYECTOR
PRESIONCONSTANTE
INFORMACION
RIELCOMUN
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150
100
50
0ASPIRADOROTATIVA
TURBOCARGADOROTATIVA
TURBOCARGADORIEL COMUN
145 PS105 PS80 PS
COMPARACION DE POTENCIA MOTORES DIESEL 2,5 LITROS
PS
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ELEMENTOS DEL SISTEMA
El Sistema de Inyección de Riel Común (Common Rail)está compuesto de un sistema de alimentación de BajaPresión, similar al utilizado en los Motores con Inyecciónde gasolina, un Sistema de Alta presión, constituido por
una Bomba de Alta presión, cañerías e Inyectores, unSistema de Sensores o Señales eléctricas enviadas alComputador y Finalmente el Sistema de Control delComputador, el cual controla el Tiempo y Caudal deinyección, así como la Presión del sistema, las
Revoluciones del motor, el Control de revolucionesmáximas y los Gases de recirculación del escape, entresus básicas funciones.
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VISTA DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA
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VISTA ESQUEMATICA DEL SISTEMA DE INYECCION
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Regulador
Sensor de presión
Válvula limitadora
Inyectores
Bomba de alta presión
Computador Temp. aguaSensor acelerador
Tanque
Bomba
Riel
Sensor rpm
Filtro
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SISTEMA DE ALIMENTACION
El sistema de alimentación está compuesto del Depósitode combustible, del cual es aspirado el combustible por una Bomba eléctrica o mecánica, elevando la presión aun valor aproximado entre los 4 hasta los 6 bar. Este
combustible se dirige a través de un Filtro hasta laBomba de alta Presión.La bomba eléctrica dispone de un motor, cuyo Rotor
empuja a una bomba excéntrica de rodillos, los mismosque aspiran en el un lado y presionan en el otro lado, a
través del mismo motor eléctrico, teniendo además unaválvula de una vía (check) a la salida de presión y otraválvula de limitación de su presión máxima
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Regulador
Sensor de presión
Válvula limitadora
Inyectores
Bomba de alta presión
Computador Temp. aguaSensor acelerador
Tanque
Bomba
Riel
Sensor rpm
Filtro
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Inyectores
Sensor de presión
Bomba dealta presión
Riel
Cañerías
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE RIEL COMUN
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VISTA DE UN MOTOR CON SU INSTALACION DE RIEL COMUN
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ELEMENTOS DEL SISTEMA DE RIEL COMUN
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BOMBA DE ALIMENTACION DE RODILLOS EN CORTE
Válvula de limitación
Válvula check
Succión Presión
Bomba Imán permanente Escobilla
Rotor Colector
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BOMBA DE ALIMENTACION EN CORTE
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Salida depresiónSucción del
combustible
Cuerpo dela bomba
Rotor
Rodillo
TRABAJO DE LA BOMBA DE ALIMENTACION DE RODILLOS
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VALVULA CHECK DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE
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Training Technology
Piñones
Entrada delcombustible Salida delcombustible
Cuerpo dela bomba
BOMBA DE ALIMENTACION POR PIÑONES
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BOMBA DE ALIMENTACION CON PIÑONES
Ingreso delcombustible
Salida delcombustibleCuerpo Piñones
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VISTA DE UN FILTRO DE COMBUSTIBLE
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LA BOMBA DE ALTA PRESION
La presión enviada por la Bomba de alimentación y luegofiltrada se dirige a la Bomba de alta Presión. Esta bombade alta presión es movida por algún mecanismo delmotor en el cual va instalado. En algunos casos de
forma directa en la parte posterior del Eje de levas y enotras ocasiones movida por una banda, Piñón o cadena,en la parte del Sistema de Distribución del motor.
La Bomba de alta presión está constituida de tres pistones,los cuales son empujados por una leva excéntrica del
eje de la bomba. Los pistones al descender, aspiran elcombustible y al ascender lo comprimen, enviando estaalta presión hasta el Riel Común y de él a los Inyectores.
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LOCALIZACION DE UN BOMBA DE ALTA PRESION EN ELMOTOR
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VISTA EXTERNA DE UNA BOMBA DE ALTA PRESION
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VISTA EN CORTE DE UNA BOMBA DE ALTA PRESION
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VISTA EN CORTE DE UNA BOMBA DE ALTA PRESION
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PROCESO DE SUCCION Y PRESION EN BOMBA
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LevasExcéntrica
MuellePistón
Propulsor
Cilindro
Válvula deentrada
Válvula desalida
TRABAJO DE LA BOMBA DE ALTA PRESION
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EL RIEL COMUN O ACUMULADOR DE PRESION
La alta presión generada en la Bomba se dirigehacia el Riel Común, en el cual estánconectadas las cañerías de alta presión para
cada uno de los Inyectores del motor.Como esta presión se incrementa con elincremento de las revoluciones del motor, serequiere de un sistema de regulación de la
presión tanto en el Riel como en los Inyectores,trabajo del cual se encarga la Computadora conla Válvula reguladora de presión.
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VISTA EXTERNA DEL RIEL COMUN Y CAÑERIAS DE ALTAPRESION PARA LOS INYECTORES
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REGULACION DE LA ALTAPRESION
La presión generada por la Bomba de Alta Presión debe ser reguladay mantenida en una valor mínimo y máximo de trabajo.
Está diseñada de tal manera, que la presión que genera durante lasrevoluciones de arranque del motor sobrepasan el valor mínimo detrabajo, el cual está calculado generalmente entre 250 hasta 300bar.
Pero para mantener una presión Máxima de trabajo, la misma que estáregulada entre los 1.350 hasta los 1.400 bar de presión, se requieredel control de la Computadora sobre la Válvula reguladora depresión. Esta válvula Solenoide es controlada por la Computadora através de pulsos de corriente, permitiendo que abra un paso de lapresión hacia el retorno, reduciendo así la presión del Riel y
manteniendo al mismo tiempo la presión de trabajo.El combustible por lo tanto estará “circulando permenentemente”,ayudando con ello a enfriarlo, a pesar de que algunos sistemasutilizan un Enfriador o Radiador de combustible.
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VISTA DE UN RIEL COMUN Y DE LOS INYECTORESPARA UN MOTOR DE SEIS CILINDROS EN “V”
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VISTA DEL RIEL Y DEL SENSOR DE PRESION DELCOMBUSTIBLE
CO O S O
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CONTROL DE LA PRESION ENEL RIEL COMUN
Para mantener una presión constante en el Riel Común es necesario que, elexceso de presión que pueda enviar la Bomba de alta Presión se la desvíe
de retorno hacia el depósito.Para ello se ha diseñado a una Válvula Electromagnética (Solenoide), la cual,
controlada con pulsos eléctricos por la Computadora, abra el paso depresión del Riel hacia el conducto de retorno hacia el depósito.
Para que la Computadora sepa el valor de la presión existente en el Riel, se hadotado de un sensor de Presión, el mismo que envía una señal a la
Computadora, indicando el valor de la misma y cualquier variación, de talmanera que la Computadora puede controlar al Actuador (Regulador),
manteniendo la presión de trabajo.En algunos sistemas, además de esta Válvula de regulación de presión existe
una segunda Válvula, la cual controla una presión máxima, en el caso deun mal funcionamiento de la válvula de regulación. Esta se la considera
como una Válvula de emergencia, la misma que está “tarada” con un valor máximo de 1.600 bares de presión, abriendo de igual manera la presión del
riel hacia el conducto de retorno hacia el depósito.
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VISTA DE LA INSTALACION DE UN SENSOR DEPRESION EN EL RIEL COMUN
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Alta presión del riel
Diafragma
Amplificador
Conector
eléctrico
Conector
CORTE Y DIAGRAMA DEL SENSOR DE PRESION
Señal
5 Voltios
Masa
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Cuerpo
Presión del riel
DiafragmaCircuito
Contactos
ESQUEMA DEL SENSOR DE PRESION DEL RIEL
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CUADRO DE LA TENSION DEL SENSOR VERSUS PRESION
5,0 V
4,8 V4,65 V4,5 V
0,5 V0,3 V
0,2 V
Voltaje de salida (Voltios)
100 bar 1.500 bar Presión
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VISTA EXTERNA DEL SOLENOIDE O VALVULAREGULADORA DE PRESION EN EL RIEL COMUN
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Bobina
Aislante
Conexión
Muelle
Núcleo
VálvulaPresión del riel
Retorno
Cuerpo
REGULADOR DE PRESION EN CORTE
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1.500
1.250
1.000
750
500
250
Corriente
Kg/cm2
0.5 A 1.0 A 1.5 A 2.0 A
CUADRO DE CORRIENTE DEL ACTUADOR VERSUS PRESION
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Presión del riel
Válvula
Orificios de paso
Muelle calibrado
Pistón Cuerpo roscado
Tuerca de regulación
VALVULA DE REGULACION DE PRESION MAXIMA
Retorno
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LOS INYECTORES DEL SISTEMA
Finalmente, cuando la presión ha sido regulada en el Riel, también se regula en todos ycada uno de los Inyectores. A pesar de que externamente el inyector es similar al de los sistemas anteriores, se
distingue porque en su parte superior se ha instalado una Válvula Solenoide, la cualrecibirá los pulsos de la Computadora para controlar la apertura y el cierre de la
Aguja de inyección.Esta apertura y cierre de la válvula de inyección estará determinada por la Computadora,
de acuerdo a todos y cada uno de los parámetros de medición de las señalesrecibidas, tales como las Revoluciones del motor, la temperatura del refrigerante, latemperatura del Aire y del Combustible, la Cantidad de aceleración que imprime elconductor del vehículo, la posición angular del pistón que está listo a recibir laInyección en su etapa de Compresión y otros datos importantes. Con estos datos, laComputadora determina el momento preciso y el tiempo de inyección, enviando unaseñal a la Válvula solenoide de control de la Aguja, con lo cual se abre una válvulade alivio de la presión sobre la cabeza del eje de la Válvula del inyector.
Cuando ya no existe presión sobre la cabeza del eje de la Aguja, la misma se levanta desu asiento inferior y el combustible es finamente pulverizado sobre la cabeza delpistón, dentro de la Cámara de combustión, momento en el cual se produce laCombustión deseada.
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CABEZOTE CON INYECTORES DE RIEL COMUN
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VISTA EXTERNA DE UN INYECTOR DE RIEL COMUN
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PROCESO DE COMBUSTION EN EL MOMENTO DE LA INYECCION
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ACTUADOR ELECTROMAGNETICO DEL INYECTOR
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SECCION DEL INYECTOR DE
COMBUSTIBLE
• Retorno de combustible
• Conector eléctrico
• Válvula solenoide
• Entrada de presión de la Bomba de
alta presión
• Cámara de control de la válvula
• Válvula de bola
• Lumbrera de entrada
• Lumbrera de salida
• Pistón de control de la Aguja
• Galería de alimentación de
combustible de alta presión hacia la
Boquilla
• Aguja de inyección
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TRABAJO DEL INYECTOR
El Inyector del sistema de Riel Común lo podemos dividir en tres bloques de funciones:- La Aguja y la Tobera de Inyección- El sistema Servo-hidráulico- La Válvula Solenoide de ControlCuando la presión del sistema llega al Inyector, esta presión se dirige a la Cámara de
empuje de la Aguja y también sobre la cabeza de la Aguja, de tal manera que laTensión del muelle obliga a mantener cerrado al Inyector.
En la Cámara superior el Pistón de la Aguja se encuentra alojada un pasaje, conectadocon el conducto de retorno. Este pasaje se encuentra cerrado con la VálvulaSolenoide.
Cuando se energiza la Válvula Solenoide, se abre este pasaje, permitiendo que laPresión sobre la Cabeza del pistón de la Aguja logre fugar hacia el retorno y en estemomento la aguja se eleva, debido a que la presión del combustible actúa sobre elborde de la aguja, venciendo la tensión del muelle, momento en el cual elcombustible es finamente pulverizado en la Tobera.
El Inyector se mantiene inyectando tanto tiempo se mantenga energizada la VálvulaSolenoide. Cuando se deja de energizarla, se tapona el pasaje de fuga y la presiónsobre la cabeza del Pistón nuevamente obliga a cerrar a la Aguja.
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CONTROL DE LA VALVULA SOLENOIDE EN EL INYECTOR
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METODO DE OPERACION
La operación de los Inyectores pueden ser subdivididosdentro de cuatro estados de operación, cuando el motor está en funcionamiento y la Bomba de Alta presión hagenerado suficiente presión de trabajo:
- INYECTOR CERRADO: cuando se ha aplicado alta
presión a él.- INYECTOR SE ABRE: cuando se inicia la inyección del
combustible, al energizarse la Válvula Solenoide- INYECTOR ABIERTO: cuando se mantiene abierta la
Válvula Solenoide.
- INYECTOR SE CIERRA: cuando finaliza la inyección delcombustible, es decir cuando la válvula solenoide hadejado de energizarse.
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UBICACIÓN DEL INYECTOR EN UN MOTOR “DOHC”DE CUATRO VALVULAS POR CILINDRO
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Bujía
Inyección
Inyector
INYECCION DIRECTA Y BUJIA DE CALENTAMIENTO
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VISTA DE UNA BUJIA DE PRECALENTAMIENTO
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LOS SENSORES DEL SISTEMA
En el Sistema de Riel común, al igual que otros sistemas con controlelectrónico, la Computadora necesita recibir información desensores, y con esta información controlar el caudal, punto deinyección, control de la Válvula de presión del sistema.
Como sabemos, las señales principales que debe recibir son:- Señal de la Temperatura del refrigerante
- Señal de la temperatura del Combustible- Señal de las Revoluciones del Motor - Señal de la Posición del Eje de levas (Fase)- Señal de la Posición del acelerador - Señal de la Presión del Sistema
Adicionalmente, la Computadora puede recibir otras informaciones,como la Cantidad del Aire Aspirado, la Velocidad del Vehículo,señal del Aire acondicionado y otras, que sirven para dar mayor confort en la marcha, para control del EGR o conexión del Aire Acondicionado, entre las funciones principales.
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ESQUEMA GENERAL DEL RIEL COMUN EN EL QUE SE PUEDEVER LAS SEÑALES DE SENSORES Y LOS ACTUADORES
Sensor de presión del riel
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Sensor de presión del rielSensor de posición del Eje de levas
Sensor de flujo y temperatura de aire
Interruptor del pedal del embrague
Interruptor del pedal del freno
Sensor de posición del pedal del acelerador
Sensor de posicióndel cigueñal
Sensor de presiónatmosférica
dentro de ECU
Sensor de temperaturadel refrigerante
Sensor de presiónde carga del turbo
SENSOR DE LA TEMPERATURA
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SENSOR DE LA TEMPERATURADEL REFRIGERANTE
Este sensor es una Resistencia NTC (CoeficienteNegativo de Temperatura), que envía una señal variablede Voltaje (Tensión eléctrica) a la Computadora, deacuerdo al incremento de la temperatura del motor.
Para ello se alimenta al sensor con una tensión dereferencia de 5 Voltios (generalmente) y el sensor envíaun voltaje variable a la Computadora, dependiendo desu resistencia interna.
El sensor está generalmente localizado en Bloque de
Cilindros, en la Culata o cercano al termostato del Motor,de tal manera que “siente” cualquier variación de latemperatura del Refrigerante del motor.
VISTAS DE SENSORES DE TEMPERATURA DEL
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VISTAS DE SENSORES DE TEMPERATURA DELREFRIGERANTE
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ESQUEMA EN CORTE DE UN SENSOR DETEMPERATURA DEL REFRIGERANTE DEL MOTOR
Contactos
Roscado
Refrigerante
Pastilla sensora NTC
SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE
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01
02
03
04
0608001
002
003
004
006008000.1
000.2
000.3
000.4
000.6000.8000.01
000.02
000.03000.04000.05
C02100108060402002-03- O
CUADRO DE RESISTENCIA DEL SENSOR DE TEMPERATURA
SENSOR DE TEMPERATURA
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SENSOR DE TEMPERATURADEL COMBUSTIBLE
Así como está diseñado el sensor deTemperatura del refrigerante del motor, se hadiseñado un sensor que mide la Temepraturadel Combustibe.
Este sensor está alojado generalmente en elmismo Filtro de Combustible o en algunos casosen la Bomba de Alta Presión, así como en elRiel mismo.
La forma, así como el trabajo del sensor deTemperatura del Combustible es idéntica alsensor de temperatura del refrigerante.
SENSOR DE POSICION DEL
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SENSOR DE POSICION DEL ACELERADOR
La Computadora del Sistema de Inyección de Riel Comúnnecesita saber la Cantidad de aceleración que imprimeel conductor, como una de las señales más importantesdel sistema.
Como el Motor Diesel no requiere de una Mariposa o Aleta
para controlar su aceleración, se ha instalado en elPedal del acelerador un Potenciómetro Doble, el cualenvía esta señal a la Computadora.
Esta señal sirve para que, en conjunto con las otrasseñales que recibe, la Computadora pueda entregar la
cantidad de combustible determinado en cada inyector,en todas las etapas de aceleración y sobre todo, paracortar el combustible como limitación de las revolucionesmáximas de giro.
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VISTA DE LA INSTALACION DEL SENSOR DE POSICION DEL ACELERADOR
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POTENCIOMETRO DOBLE DEL ACELERADOR
65 43 21
ASAM LAÑES NOICATNEMILA ASAM LAÑES NOICATNEMILA
SENSOR 2 SENSOR 1COMPUTADOR (ECU)
SENSOR DE REVOLUCIONES
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SENSOR DE REVOLUCIONESDEL MOTOR
La Computadora de control requiere de una información exacta delnúmero de revoluciones a las cuales está girando el motor.Para ello, un sensor Inductivo está alojado convenientemente en la
carcaza del motor o del Embrague, cercano a la Rueda dentada oFónica que está alojada en el eje Cigüeñal, de tal manera que elnúmero de dientes de la rueda “induce” o genera un número igual
de pulsos de corriente alterna, los cuales se dirigen a laComputadora, indicando con ello en número de vueltas a las queestá girando el Eje Cigüeñal del Motor.
Este Sensor Inductivo está compuesto de un Imán permanente, unnúcleo de hierro y una Bobina, arrollada alrededor del núcleo.Cuando uno de los dientes de la rueda se acerca al núclkeo delsensor, se induce un pulso de corriente en la bobina y cuando eldiente se aleja del núcleo, se induce otro pulso de corriente, pero desentido contrario, por lo que decimos que se genera un pulso decorriente alterna.
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Onda de generación alternaCampo magnético
Rueda dentadaBobina
Imán permanenteNúcleo
GENERACION DE CORRIENTE DE UN SENSOR INDUCTIVO
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ESQUEMA DE UN SENSOR INDUCTIVO Y LA RUEDADENTADA
N
S
SENSOR INDUCTIVO GENERADOR DE DOBLE SEÑAL
Cinta dentada delvolante de inercia
Bobinado
Núcleo de hierro
Base de apoyo
Imán permanente
SENSOR
Falta de 2 dientescomo señal de Fase
VISTA DE ALGUNOS SENSORES DE
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VISTA DE ALGUNOS SENSORES DEREVOLUCIONES DEL MOTOR
SENSOR DE POSICION DEL EJE
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SENSOR DE POSICION DEL EJEDE LEVAS O SENSOR DE FASE
Al igual que el sensor de revoluciones del motor, laComputadora necesita la señal de un sensor, el cual leindica la posición angular del primer pistón, el cual sehalla en la etapa de compresión.
Con esta importante información, la computadora puedecalcular el momento preciso del inicio de inyección y laduración de la misma.
Generalmente esta señal es enviada por un sensor (EfectoHall), alojado en la Carcaza cercana al Eje de Levas, en
el cual se ha instalado un diente, el cual permite alsensor enviar la señal hacia la Computadora de Control.
VISTA EXTERNA DE UN SENSOR DE EJE DE LEVAS
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VISTA EXTERNA DE UN SENSOR DE EJE DE LEVAS
EJEMPLO DE LA FORMA Y LOCALIZACION DE UN
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EJEMPLO DE LA FORMA Y LOCALIZACION DE UNSENSOR DEL EJE DE LEVAS
FUNCION DEL SENSOR DE POSICION O DE FASE
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FUNCION DEL SENSOR DE POSICION O DE FASE
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Semiconductor Hall
Alimentación +
Lineas magnéticas
Imán permanente
Masa -
Voltaje generado
GENERACION DE TENSION DEL SISTEMA "HALL"
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MEDIDOR DE FLUJO DE AIRE
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MEDIDOR DE FLUJO DE AIRE
El medidor de Flujo de Aire, como su nombre lo indica, sirve para quela Computadora determine la Cantidad de Aire que aspira el motor en todas las etapas de aceleración.
En el Caso de la Inyección Diesel de Riel Común, este valor medidosirve para controlar básicamente la regulación de la Válvula EGR(Recirculación de los Gases de Escape).
El medidor de Flujo o cantidad de Aire aspirado se basa en el mismoprincipio de un medidor para Inyecciones a Gasolina, es decir es unmedidor de Hilo o lámina Caliente, la misma que alimenta decorriente al Hilo o lámina, calentándola y la corriente que atraviesapor ella es medida por la Computadora. Cuando fluye aire por elmedidor, la menor o mayor cantidad de aire enfría al Hilo o Lámina,variando la Corriente de flujo, valor que es tomado por laComputadora como Caudal de aire que circula hacia el Colector deadmisión.
El medidor de Flujo está instalado entre el Filtro de Aire y el Colector de Admisión del motor.
VISTA EXTERNA DE UN MEDIDOR DE FLUJO DE AIRE
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CONTROL DE LA RECIRCULACION DE
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LOS GASES DE ESCAPE
Al Hablar de recirculación de los Gases deescape decimos al proceso de ocupar unporcentaje bajo de los Gases quemados
del Colector de escape del motor yenviarlos al Colector de admisión.
Este flujo es controlado por la Válvula EGR,
la misma que se abre con un comandoeléctrico enviado desde la Computadora
VISTA EXTERNA DE UNA VALVULA “EGR”
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VISTA EXTERNA DE UNA VALVULA “EGR”
ESQUEMA DEL TRABAJO DE UNA VALVULA “EGR”
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ESQUEMA DEL TRABAJO DE UNA VALVULA EGR
PROCESO DE INYECCION DE UN
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SISTEMA DE BOMA MECANICA
Primeramente analicemos el Proceso de inyección en un sistemaconvencional, en el cual se está utilizando una Bomba mecánica, yasea Lineal o Rotativa.
En estos casos, la Presión crece con el incremento de la velocidad yde la cantidad del combustible inyectado.
Durante este proceso, la presión de inyección se incrementa y cae
nuevamente con el cierre de la Aguja del Inyector al final de laInyección.Consecuentemente se tendrá una pequeña cantidad del combustible
que ha sido inyectado que trabajará con baja presión de inyección.El Pico de presión será mayor al doble del valor de la Presión Principal.Intentando seguir los lineamientos de una Combustión Eficiente,
compararemos que la Curva de descarga de la presión en estesistema Mecánico es prácticamente triangular, como se puedeapreciar en el esquema siguiente.
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PRESION PICO
Principio de envío
Inicio de inyección
PRESION DE LA INYECCION PRINCIPAL
TIEMPO
ESQUEMA DE UN SISTEMA CONVENCIONAL CON BOMBA
bar
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CONVENCIONAL RIEL COMUN
PRESION DE INYECCION
1.500
1.000
800
400
200
PRESION CONVENCIONAL Y RIEL COMUN
bar
600
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En los sistemas Mecánicos de Inyección Diesel, el Pico de
presión máxima es decisivo para la Carga mecánica delos componentes de las Bombas de Inyección.Por ello, este pico de presión en los Sistemas Mecánicos
Convencionales es decisivo para lograr formar unamezcla Aire / Combustible adecuada en la Cámara de
Combustión, la misma que hasta el momento no es ensu totalidad exacta y peor en todas y cada una de lasEtapas de Aceleración del Motor Diesel.
Se entenderá que además cada Bomba de Inyeccióndeberá estar regulada para cada motor y para cadacaracterística particular, lo que lo convierte en unadificultad adicional.
PROCESO DE INYECCION EN EL
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SISTEMA DE RIEL COMUNComparando con las Características convencionales de Inyección, lassiguientes demandas han obligado a buscar mejoras en el sistema de
Inyección, para lograr características de inyección ideal:- De forma completamente independiente, la Cantidad de combustible
inyectado y la Presión de Inyección debe ser definida para las operacionesde Trabajo de cada Motor, buscando la exactitud de la Mezcla Aire/Combustible.
- Al principio del proceso de inyección, la cantidad de combustible inyectadodebe ser la mínima posible, pero que logre el objetivo de iniciar una buenacombustión en la Cámara.
Estos objetivos se han logrado con el proceso de Inyección Piloto y laInyección Principal en el sistema de Riel Común.
El sistema de Riel Común es un sistema Modular y en general, los siguientescomponentes son los responsables de sus características de inyección:
- Inyectores controlados por Válvulas Solenoides, los mismos que estáninstalados en el mismo cabezote o Culata del Motor.
- Riel o Acumulador de presión- Bomba de Alta Presión.
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PRESION PILOTO Y PRESION PRINCIPAL DEL SISTEMA
PRESION PRINCIPAL DE INYECCION Y PRESION DEL RIEL
INYECCION PILOTO
INYECCION PRINCIPAL
TIEMPO
LA INYECCION PILOTO
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LA INYECCION PILOTOLa inyección Piloto puede ser avanzada hasta un máximo de 90 grados del eje Cigüeñal, antes del
Punto Muerto Superior del Pistón en la etapa de Compresión.Si la Inyección Principal se iniciara menos de los 40 grados antes del PMS, el combustible podríadepositarse en la cabeza del Pistón y en las paredes del cilindro y puede causar el innecesariolavado de los cilindros de la película lubricante del aceite, ocasionando daños graves al motor.
Utilizando la Inyección Piloto, con una pequeña cantidad de Diesel inyectado (1..4 mm) dentro delcilindro, se pre-condiciona a la Cámara de combustión, logrando con ello mejorar notablemente laeficiencia de la combustión y se podrán observar los siguientes efectos:
La presión de la Compresión se incrementará significativa y progresivamente por medio de lareacción piloto y la combustión parcial producirá que la demora del encendido de la Inyección
Principal se reduzca, reduciéndose con ello la Presión de la Combustión y los Picos de Presiónque se manifiestan en los casos de Inyección Mecánica.
Por ello, se logra una combustión más perfecta, sin desperdicios de combustible y menores ruidos ogolpeteo del motor. En resumen, se reducirá el consumo de combustible, el golpe del motor y lasemisiones contaminantes.
Si comparamos en los dos siguientes cuadros, la presión de la Combustión en los casos de inyecciónmecánica se iniciará con un alto valor antes de que el pistón llegue al PMS, frenando en ciertomodo la marcha del motor, mientras que en el sistema de Riel común y con el uso de la InyecciónPiloto se logra una Presión bastante plana y pareja, justo después del Punto Muerto Superior.Como esta alta presión produce el “tipico” ruido del motor Diesel, con esta Inyección Piloto yPrincipal, se reduce notablemente el Ruido del motor, logrando además una marcha suave yestable.
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Por lo tanto Los siguientes componentes son requeridos
para operar este sistema:- Unidad de Control Electrónica (ECU)- Sensor de velocidad del Cigüeñal del motor.- Sensor de posición del Eje de Levas o Sensor de Fase.
Para lograrlo, la Computadora, valiéndose de las señalesrecibidas, controla convenientemente a los Inyectores,obligándolos a inyectar en el momento preciso y con lacantidad de combustible perfectamente dimensionado,acorde a las necesidades del motor y a la formación de
la Mezcla Aire / Combustible ideales.
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Presión
Movimiento de laaguja del Inyector
GRADOS DE GIRO DEL CIGUEÑAL
PMS
MOVIMIENTO DE LA AGUJA DEL INYECTOR Y DESCARGADE LA PRESION SIN LA INYECCION PILOTO
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Presión
Movimiento de laaguja del Inyector
GRADOS DE GIRO DEL CIGUEÑAL
PMS
MOVIMIENTO DE LA AGUJA DEL INYECTOR Y DESCARGADE LA PRESION CON LA INYECCION PILOTO
LA INYECCION PRINCIPAL
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LA INYECCION PRINCIPAL
El Trabajo para obtener la Energía a la salida delMotor proviene escencialmente de la secuenciade la Inyección Principal.
Esto significa que esta Inyección Principal es laresponsable de generar el Torque del Motor.
Con el sistema de Inyección de Riel Común, laPresión de Inyección se mantiene prácticamente
constante a través del proceso permanente dela Inyección.
LA INYECCION SECUNDARIA
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LA INYECCION SECUNDARIA
Este tipo de Inyección Secundaria oPostinyección se utiliza en ciertas versiones, enespecial con Convertidor Catalítico, para reducir las emisiones de NOx. Para ello se inyecta unporcentaje pequeño y bien dimensionado decombustible en el escape, luego deaproximadamente 200 grados de giro después
del PMS.Este procedimiento ayuda notablemente a reducir estas emisiones venenosas y contaminantes.
CONTROL DE REVOLUCIONES
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EN RALENTI
El Computador del sistema controla las revoluciones deRalentí, dependiendo de varios factores importantescomo:
- La temperatura de trabajo del motor, lo que significa quela Computadora mantendrá el caudal y el punto de
inyección exactos, acorde a los requerimientos,dependiendo del valor entregado por el sensor deTemperatura del Refrigerante.
- La carga o esfuerzo que tiene el motor. Esta cargapuede estar determinada por ejemplo con el Sistema de
Aire Acondicionado, la Dirección Asistida, la Marchaseleccionada en casos de Transmisión Automática,esfuerzos eléctricos o consumos de corriente delVehículo, etc.
CONTROL DE LA VELOCIDAD
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DEL VEHICULO
Si hablamos de la Velocidad de Crucero, estaactúa cuando el vehículo debe mantener unavelocidad constante. Esta velocidad entonces,deberá ser controlada por la Computadora, enconjunto con el sistema de Velocidad deCrucero (Cruise Control).
Para ello, la Computadora definirá exactamente lacantidad de Inyección para mantener constantela velocidad en la marcha deseada,
incrementando o reduciendo el caudal, paraacelerar o desacelerara respectivamente, deacuerdo a la señal de velocidad que recibe.
CONTROL DE LA CANTIDAD LIMITE
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DEL COMBUSTIBLE INYECTADO
Existen algunas razones del porqué la cantidad de combustible ainyectarse decidida por el conductor deberá ser limitada, o mejor expresado, no deberá ser inyectada:
- Cuando existen demasiadas emisiones contaminantes.- Cuando existen demasiadas emisiones de hollín.- Sobrecargas mecánicas excesivas a través de excesivas
revoluciones del motor o Torque.- Sobrecarga Térmica, debido a excesiva temperatura delRefrigerante, de revoluciones del motor o temperatura del Aceite deLubricación.
A pesar de que el límite máximo de revoluciones del Motor estádeterminado por el constructor de acuerdo a su diseño, la
Computadora deberá controlar estas revoluciones máximasbasándose en algunos parámetros o señales de entrada, por laentrada de masa de aire al motor, número de revoluciones y señalde la Temperatura del Refrigerante.
CONTROL ACTIVO DE
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AMORTIGUACION
Cuando el pedal del acelerador es presionado o soltado de formaviolenta, esto causa que cambie rápidamente el caudal delcombustible inyectado, causando consecuentemente un cambioviolento del Torque del motor.
Esta operación violenta de aceleración o desaceleración causa undaño en las Bases del Motor y en todos los elementos de laTransmisión, oscilando con ello el número de revoluciones delMotor, aspecto molestoso durante la conducción.
Por estas razones, la Computadora determina un Control activo deamortiguación, reduciendo estas fluctuaciones de velocidad delmotor, variando la cantidad de combustible inyectado a la mismafrecuencia de las fluctuaciones de velocidad del motor.
En estos casos, se inyecta menos cantidad cuando se incrementan lasrevoluciones y se inyecta mayor cantidad cuando se reducen lasrevoluciones, de tal manera que esta oscilación prácticamentedesaparece o no se la siente.
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Aceleración violenta
Revoluciones del motor cuandoactúa este Control de amortiguación
Oscilaciones de lasrevoluciones del motor sin este
sistema de amortiguación
TIEMPO
CONTROL ACTIVO DE AMORTIGUACION
APAGADO DEL MOTOR
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APAGADO DEL MOTOR
Como un Motor Diesel funciona gracias alprincipio de Autoencendido, no se puedesolamente desconectar o interrumpir laalimentación de combustible.
En el caso del Sistema de Control ElectrónicoDiesel (EDC), el Interruptor de encendido sedesconecta al apagar, pero la Computadora delsistema simplemente entrega a los Inyectores
un envío CERO de combustible, es decir elmotor automáticamente sin el combustible deinyección se apagará.
CONTROL DE MARCHA
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IRREGULAR
Debido a las diferencias de tolerancias mecánicas, a laedad o uso del motor, existen diferencias de Torquesque se generan en cada cilindro del motor, lo que influyeen el desequilibrio o la marcha irregular del mismo, enespecial en revoluciones de marcha en Vacío o Ralentí.
Esto se explica ya que la Combustión individual de cadacilindro será irregular si las condiciones de cada unotambién está irregular. Para evitarlo, La Computadoracontrola de forma individual el trabajo de cada inyector,de tal manera que acondiciona el trabajo de cadacilindro, logrando entregar el mismo Torque de forma
individual y consecuentemente se estabiliza.Con este control se logra una exactitud de las revoluciones
de marcha en Ralentí.
CONTROLES ADICIONALES
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CONTROLES ADICIONALES
Debido a su diseño, este sistema de Control Electrónico puede estar programado para realizar muchas funciones adicionales de control, ademásde las necesarias del sistema.
Entre las funciones adicionales de control podemos mencionar el control sobreel Compresor del Aire Acondicionado, la conexión del Electroventilador yotros menos importantes, pero que dan a la marcha mucho confort.
Entre los más importantes podemos mencionar al control de la Carga del
Turbo, para obtener, en conjunto con el control de Inyección, un mejor Torque y potencia del motor en todas las condiciones de marcha.Este control permite modificar el ángulo de ataque de los álabes de la Turbina,
por medio del control de una Válvula Solenoide sobre un Diafragma deempuje, o directamente con un control eléctrico sobre el eje de los álabes.
La variación del Angulo de los álabes permite cargar desde bajas revolucionesal Turbo y con el incremento de las revoluciones del motor se va
paralelamente modificando este ángulo para obtener mayor carga en estascondiciones.
PARAMETRO DEL MOTOR PUNTO DE ENCENDIDO
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PARAMETRO DEL MOTOR
Temperatura de escape
Presión en el cilindroPresión de colector de admisiónConsumo específico de combustibleOxidos de NotrógenoReenvío de calorHidrocarburos (HC)Humo Negro (1.000 rpm)
Humo Negro (Torque máximo)Humo Negro (determinado)Humo Blanco (menor a 1.000 rpm)Humo Blanco (mayor a 1.000 rpm)
RETARDADO AVANZADOIncrementa Disminuye
Disminuye IncrementaIncrementa DisminuyeIncrementa DisminuyeDisminuye IncrementaIncrementa DisminuyeIncrementa DisminuyeIncrementa Disminuye
Disminuye IncrementaIncrementa DisminuyeIncrementa DisminuyeIncrementa Disminuye
PUNTO DE ENCENDIDO
AFECTACION DE LA OPERACION Y DESEMPEÑO DEL MOTORDE ACUERDO AL AVANCE O RETARDO DEL ENCENDIDO
ESQUEMA DE UN TURBO CON VARIADOR DE CARGA
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ESQUEMA DE UN TURBO CON VARIADOR DE CARGA