SISTEMAS DE INYECCIÓN DE GASOLINA

Transcripción

1 SISTEMAS DE INYECCIÓN DE GASOLINA SISTEMAS MECÁNICO Y ELECTROMECÁNICO

2 Carburación Dosificación Homogeneidad Pulverización La La UCE UCEes es la la encargada de de dosificar la la mezcla aire/gasolina. La La relación aire/gasolina para para una una correcta combustión se se establece en en 14,7/1, 14,7/1, referidos a kilogramos de de ambos ambos componentes, ésta ésta relación se se denomina ESTEQUIOMETRICA y es es la la dosificación ideal. ideal. Para Para alcanzar el el máximo rendimiento la la relación se se establece en en 18/1 18/1 claramente pobre pobre y para para alcanzar la la máxima potencia del del motor motor la la relación es es de de 12,5/1, 12,5/1, siendo siendo una una mezcla mezcla rica. rica. En En la la fase fase de de arranque se se establecen dosificaciones que que alcanzan valores valores de de 4/1. 4/1. La La pulverización pulverización se se consigue consigue en en primer primer lugar lugar en en la la tobera tobera de de salida salida del del inyector inyector para para luego luego aumentar aumentar por por el el calor calor irradiado irradiado por por el el colector colector y y los los cilindros, cilindros, completandose completandose en en la la cámara cámara de de combustión combustión por por la la compresión compresión de de la la mezcla. mezcla. La La elevada elevada temperatura en en el el colector colector de de admisión favorece la la formación de de burbujas de de gasolina, fenomeno conocido como como PERCOLACION, dificultando la la puesta puesta en en marcha marcha del del motor motor en en caliente caliente debido debido al al empobrecimiento de de la la mezcla. mezcla. También aparece aparece cuando cuando el el motor motor trabaja trabaja a a ralentí ralentícon con alta alta temperatura ambiente, como como en en los los atascos. atascos. El El coeficiente de de aire, aire, LAMBDA, λ, λ, establece la la relación entre entre la la cantidad de de aire aire que que aspira aspira el el motor motor y la la cantidad de de aire aire que que teoricamente debería de de entrar, entrar, siendo siendo λ = 1 La La homogenización de de al al valor valor establecido para para la la relación la la mezcla se se lleva lleva acabo acabo estequiométrica, es es decir decir cuando cuando la la relación relación en en el el colector de de aire/gasolina está estáen en 14,7/1. 14,7/1. Para Para λ > 1 indica indica admisión y en en la la un un exceso exceso de de aire, aire, por por lo lo tanto tanto tenemos cámara de de combustión. mezcla mezcla pobre pobre y para para valores valores de de λ < 1 indica indica un un defecto defecto de de aire aire en en la la mezcla mezcla que que corresponde con con mezcla mezcla rica. rica. La La gasolina gasolina necesita necesita robar robar para para su su evaporación, Indica Indica que que la la mezcla mezcla en en cualquiera de de sus sus puntos alrededor de de unos unos puntos 20 tiene tiene la la misma misma composición, es es decir, decir, el el dosado dosado es 20 grados grados centígrados de de la la es temperatura el el mismo mismo en en toda toda la la masa masa gasificada estableciendo ambiente, con con lo lo que que en una una velocidad del del frente frente de de llama llama progresiva en en determinados elementos puede puede en formarse toda toda la la cámara cámara de de combustión, por por lo lo tanto tanto el ESCARCHA al al el congelarse tiempo tiempo de de inflamación, entre entre 1 a 2 ms, ms, lo el el vapor vapor de de agua agua lo contenido suponemos constante de de cara cara a diseñar diseñar las las curvas en en el el aire aire que que entra entra al al curvas motor. de de avance avance al al encendido. motor. 2

3 1. Preparación de la mezcla CARBURACIÓN menor consumo mayor potencia mejor arranque y fase de calentamiento menor contaminación, cumple Euronorma INYECCIÓN DE GASOLINA mezcla aire/combustible ideal: 14,7 kg de masa de aire 1 kg de masa combustible (1L combustible quema 9500 L de aire) relación estequiométrica adaptación de la mezcla a la carga, al régimen y a los distintos estados de funcionamiento del motor 3

4 2. Clasificación de los sistemas de inyección Según: 1. Donde se efectúa la inyección 2. Número de inyectores 3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico 4. Modo de funcionamiento 5. Sistemas controlados por la UCE 4

5 2.1. Donde se efectúa la inyección INYECCIÓN DIRECTA INYECCIÓN INDIRECTA Inyección directa, en el interior de la cámara de combustión de modo sincronizado. (Mercedes Benz 300 SL, W198, equipado con sistema de Robert Bosch, 1952) Inyección indirecta, en colector de admisión. 5

6 2.2. Número de inyectores número de inyectores: inyección monopunto inyección multipunto INYECCIÓN MULTIPUNTO INYECCIÓN MONOPUNTO 6

7 2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico número de inyectores: inyección continua inyección intermitente INYECCIÓN CONTINUA 7

8 2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico número de inyectores: inyección continua inyección intermitente: simultánea INYECCIÓN SIMULTÁNEA 8

9 2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico número de inyectores: inyección continua inyección intermitente: simultánea semisecuencial INYECCIÓN SEMISECUENCIAL 9

10 2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico INYECCIÓN SECUENCIAL número de inyectores: inyección continua inyección intermitente: simultánea semisecuencial secuencial 10

11 2.4. Modo de funcionamiento Inyección mecánica: Robert Bosch (Mercedes, Aston Martin, Porsche) Kugelfischer (Peugeot 504, BMW 2000tii) Lucas MK II (Triumph TR5 y TR6) K-Jetronic (1973 hasta 1995) (Ferrari, Porsche, Mercedes, VW, Audi, BMW, Ford, Volvo) Inyección electro-mecánica: KE-Jetronic (1982) Inyección electrónica: D-Jetronic (1967),L-Jetronic (1973), LE2, LE3, LH- Jetronic, Motronic (1979), Mono-Jetronic (SPI) (1987), Mono-Motronic, MED-Motronic, Simos, Magneti-Marelli, Renix, Fenix, Multec, Digifant, EECV, IAW SPI, Single Point Injection Motronic, sistema combinado de inyección y encendido electrónico en una única unidad de mando MED, mando electrónico del acelerador o E-gas con inyección directa de gasolina 11

12 2.5. Sistemas controlados por la UCE Sistemas de inyección combinados: gestión en una sola unidad de mando del encendido y de la inyección de gasolina (Motronic) KE-Jetronic KE-Motronic L-Jetronic Motronic ML4.1 Mono-Jetronic Mono-Motronic Sistemas inyección no combinados: gestión de los sistemas de encendido y de la inyección de gasolina en unidades de mando diferentes 12

13 ejemplo: inyección electrónica INYECCIÓN DIRECTA MED: sistema Motronic de inyección Directa con acelerador Electrónico MED M, sistema Motronic E, acelerador electrónico D, inyección directa 7, séptima generación 8, versión de software UCE 40, frecuencia en MHz de tratamiento de datos MED-Motronic 13

14 K Y KE JETRONIC El estudio de éstos sistemas solo tiene importancia desde el punto de vista del mantenimiento y la reparación. K-Jetronic montado entre los años 1973 hasta 1995; KE-Jetronic, montado en 1982, sistema mecánico K que incorpora unidad electrónica de control. K = continua (kontinuierlich)

15 Descripción del sistema K-Jetronic sistema de inyección sin accionamiento funcionamiento mecánico-hidráulico campos que gobierna el sistema: alimentación de combustible medición del caudal de aire dosificación de combustible dosifica el combustible en función del caudal de aire aspirado inyecta el combustible de forma continua en el tubo de admisión 15

16 Esquema de funcionamiento K-Jetronic combustible electrobomba de combustible acumulador de combustible filtro de combustible aire filtro de aire medidor del caudal de aire regulador de la mezcla distribuidor-dosificador de combustible mezcla mariposa colector de admisión válvulas de inyección cámara de combustión 16

17 Esquema de instalación K-Jetronic (1) 17

18 Esquema de instalación K-Jetronic (2) 87. bomba de combustible 86. filtro de combustible 85. acumulador de combustible 20. distribuidor-dosificador 80. válvula de inyección 21. regulador presión de combustible 18

19 Electrobomba de combustible de la K-Jetronic válvula limitadora de presión válvula de retención CARACTERÍSTICAS tensión de utilización: de 7 V... a 15 V. resistencia 0,8 Ω. presión de utilización : inferior o igual a 5,8 bares. caudal: 540 cc en 15 segundos, a una presión de 3 bares. intensidad nominal: inferior o igual a 12 A. incorpora válvula limitadora de presión, entre 7 a 8 bares; y válvula de retención. 19

20 Circuito de alimentación eléctrica de la bomba electrobomba de combustible circuito eléctrico de seguridad para el funcionamiento de la bomba de combustible a: borne 50 b: borne 15 20

21 Acumulador de presión de combustible de la K-Jetronic CARACTERÍSTICAS Volumen de acumulación: 40 cm3. Presión de utilización: inferior o igual a 5,5 bares. Presión residual : 1,2-2 bares. funciones: 1.amortiguar los ruidos de la bomba 2.acumular antes de alcanzar la presión el sistema para que el émbolo de mando descienda por la presión dosificadora 3.mantener la presión después de la parada para favorecer la puesta en marcha en caliente 21

22 Filtro de combustible de la K-Jetronic CARACTERÍSTICAS Presión de utilización : inferior o igual a 6 bares. Volumen del filtro: 0,2 litros. Superficie filtrante : 1800 cm2. Umbral de filtración: 4 micrones. DEBE CAMBIARSE CADA km. 22

23 Alimentación de combustible, conjunto 23

24 Regulador de la presión del sistema de combustible CARACTERÍSTICAS presión del sistema entre 450 y 530 kpa presión motor parado entre 150 a 240 kpa presión dosificación motor caliente entre 345 a 375 kpa funciones: 1.regular la presión del sistema 2.descender la presión por debajo de los inyectores en parado 3.estanqueizar el circuito de presión del sistema en parado 24

25 Regulador de la p.s. con válvula de empuje adicional FUNCIONES 1. regular la presión del sistema 2. descender la presión por debajo de los inyectores en parado 3. estanqueizar el circuito de presión del sistema 4. estanqueizar el circuito de presión dosificadora 25

26 Válvula de inyección continua de combustible I presión apertura 350 a 410 kpa ninguna fuga permitida por debajo de 290 kpa la aguja vibra a alta frecuencia cuando inyecta, chirría frecuencia 1500 Hz pulverizan finamente el combustible no tienen función dosificadora 26

27 Válvula de inyección continua de combustible II inyección de forma continua misión pulverizar finamente el combustible no dosifica abre por presión presión de 3,5 bar aislado del motor por un anillo tórico 27

28 Evolución de la curva de presión del sistema PUNTOS: 1. presión del sistema, en el momento de la parada del motor térmico 2. presión de cierre del regulador de presión 3. presión del acumulador de combustible, por debajo de la presión de apertura de los inyectores 4. presión de apertura de las válvulas de inyección 28

29 Circuito de combustible K-Jetronic (MB) 29

30 Dosificación de combustible en la K-Jetronic medidor del caudal de aire regulador de la mezcla distribuidor-dosificador de combustible 30

31 Medidor de caudal de aire o sonda volumétrica de aire 8 de flujo ascendente Componentes: 1. embudo de aire 2. plato-sonda, cuerpo en flotación 3. sección de descarga 4. tornillo ajuste de CO 5. punto de giro, eje 6. palanca con contrapeso 7. resorte de lámina 8. émbolo de mando Posiciones: a) posición de reposo, motor parado b) motor en marcha 31

32 Sonda volumétrica de aire de flujo descendente Componentes: 1. embudo de aire 2. plato-sonda, cuerpo en flotación 3. sección de descarga 4. tornillo ajuste de CO 5. punto de giro, eje 6. palanca con contrapeso 7. émbolo de mando 8. contacto de seguridad para la puesta en marcha de la bomba decombustible 32

33 Cuerpo del medidor de caudal de aire 33

34 Cono difusor del medidor de caudal de aire 1 2 Cuál empobrece la mezcla y cuál la enriquece? ralentí carga parcial plena carga Cono divergente Los escalones con diferentes pendientes establecen relaciones aire/gasolina en función de la carga Cada cono difusor de aire está finamente adaptado a las características del motor 34

35 Medidor de caudal y distribuidor-dosificador a. zona de ralentí b. en carga parcial c. a plena carga 12. émbolo de mando 10. regulador de presión B. válvulas de presión diferencial 5. contrapeso 7. tornillo de ajuste de CO 35

36 Émbolo de mando y camisa con lumbreras 27. émbolo de mando 28. camisa con lumbreras 29. estrangulador o lumbrera de control de 0,2 mm de ancho por 5 mm de altura 36

37 Cámara cilíndrica de lumbreras con émbolo de control a. posición de reposo b. carga parcial c. plena carga 1. presión de mando 2. émbolo de mando 3. lumbrera 4. borde de control 5. entrada de combustible 6. camisa 37

38 Presión de control y válvulas de presión diferencial 7 1. presión de control 2. estrangulador de amortiguación 3. tubería al regulador de fase de calentamiento 4. estrangulador de desacoplo 5. presión de alimentación o sistema 6. fuerza del aire sobre el plato sonda 7. émbolo de mando mantienen constante la diferencia de presión entre la cámara inferior y la cámara superior independiente del caudal de combustible presión diferencial es de 0,1 bar 38

39 Válvulas de presión diferencial presión cámara superior, 0,1 bar menor que sistema 27. émbolo de mando 28. cámara cilíndrica con lumbreras 29. estrangulador de control 30. estrangulador de amortiguación 31. válvula de presión diferencial 32. cámara superior 33. cámara inferior 34. membrana metálica 35. resorte de compresión 36. orificio estrangulador presión del sistema presión de control presión de inyección 39

40 Aumento de caudal por el estrangulador émbolo de mando asciende aumenta la sección de los estranguladores aumento de caudal a la cámara superior aumenta la presión en la cámara superior abombando hacia abajo la membrana, presión diferencial menor de 0,1 bar mayor sección del orificio de salida al inyector se reduce la presión en la cámara superior hasta un equilibrio de la membrana la membrana permanece más abierta 40

41 Disminución de caudal por el estrangulador émbolo de mando desciende disminuye la sección de los estranguladores disminuye el caudal a la cámara superior se reduce la presión en la cámara superior, presión diferencial se hace mayor de 0,1 bar disminuye la sección del orificio de salida al inyector hasta un nuevo equilibrio de la membrana la membrana permanece más cerrada 41

42 Formación de la mezcla inyección delante de la válvula de admisión formación de la mezcla en el colector de admisión y en el interior del cilindro inyección continua inyector con baño de aire, mejora la emisión de CO a ralentí 42

43 Adaptación básica de la mezcla adaptación básica de la mezcla a ralentí, carga parcial y plena carga se realiza en el embudo de aire ejemplo de conicidad del embudo de aire y el desplazamiento del plato: a. forma básica, mezcla λ = 1 b. cono más cerrado c. cono más abierto 43

44 Adaptación básica de la mezcla adaptación básica de la mezcla en el embudo de aire: 1. plena carga, mezcla rica 2. carga parcial, mezcla pobre 3. ralentí, mezcla rica 44

45 Adaptación a los estados de servicio arranque en frío post-arranque fase de calentamiento fase de ralentí fase de carga parcial fase de plena carga fase de aceleración fase de desaceleración fase de marcha por inercia 45

46 Arranque en frío, enriquecimiento enriquecimiento durante el arranque en frío dependiendo de la temperatura mediante el inyector y el interruptor térmico de tiempo inyector de arranque en frío, electromagnético, salida del combustible de forma tangencial interruptor térmico de tiempo, bimetal que pone a masa la bobina del inyector de arranque en frío por un tiempo limitado en función de la temperatura sólo funciona durante la fase de arranque 46

47 Interruptor térmico de tiempo modelo con doble resistencia esquema eléctrico W G modelo con una sola resistencia A. inyector de arranque en frío B. interruptor térmico de tiempo 3a. resistencia e calentamiento rápido, funciona con los contactos cerrados 3b. resistencia de calentamiento continuo, mantiene los contactos abiertos una vez alcanzada la temperatura de funcionamiento G. borne 3 del conector W. borne 2 del conector 47

48 Diagrama interruptor térmico de tiempo A.tiempo de conexión en segundos B.temperatura del motor en grados centígrados 35º C/8 seg Ejemplo: 18º C/8 seg indica que a -20º C el tiempo de conexión es de 8 segundos y que una temperatura de +18º C el tiempo de conexión es de 0 segundos. 48

49 Diagrama interruptor térmico de tiempo modelo 35º C/ 8 seg ordenadas: tiempo de conexión en segundos abscisas: temperatura del motor en grados centígrados tiempo de funcionamiento para una temperatura de - 20 C bajo 10 V : 8 ± 2,5 segundos. 49

50 Enriquecimiento fase de calentamiento regulador de fase de calentamiento, modifica la presión sobre el émbolo de mando en función de la temperatura del motor, calefactado por resistencia y calentado por el motor. 50

51 Enriquecimiento fase de calentamiento a. motor frío, BAJA PRESIÓN DE MANDO; 0,5 bar b. motor caliente, ALTA PRESIÓN DE MANDO; 3,5 bar 51

52 Evolución de la presión de mando a 10ºC la presión de mando está entre 0,5 bar a 0,9 bar a 40ºC la presión de mando ha variado entre 1,7 bar hasta 2,1 bar 52

53 Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional I en bypass con la válvula de mariposa tiempo medio de regulación a 20 C: 2 minutos. 53

54 Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional II en bypass con la válvula de mariposa tiempo medio de regulación a 20 C: 2 minutos. 54

55 Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional III en bypass con la válvula de mariposa 55

56 Enriquecimiento a plena carga I regulador con dos cámaras aisladas independientes dos muelles de presión conexión con el vacío de colector conexión con la atmósfera 56

57 Enriquecimiento a plena carga II asiento del muelle interno móvil asiento unido con la membrana que separa las dos cámaras 57

58 Enriquecimiento a plena carga III dependencia de la presión de mando de la carga del motor 58

59 Enriquecimiento a plena carga IV A B C funcionamiento del regulador de fase de calentamiento con enriquecimiento de plena carga 59

60 Fase de aceleración 1 respuesta ante la apertura rápida de la mariposa: 1. diagrama válvula de mariposa 2. movimiento del plato sonda 3. régimen del motor

61 Sistema K-Jetronic 87. bomba de combustible 86. filtro de combustible 85. acumulador de combustible 20. distribuidor-dosificador 80. válvula de inyección 21. regulador presión de combustible 61

62 Diagrama del circuito eléctrico I 62

63 Diagrama del circuito eléctrico II 63

64 Ajustes dinámicos de la K-Jetronic ajustes del CO y del régimen de ralentí 64

65 Ensayos de presión sobre la K-Jetronic (1) medición de la presión de 65

66 Ensayos de presión sobre la K-Jetronic (2) medición de la presión de 66

67 Ensayos de presión sobre la K-Jetronic (3) medición de la presión de 67

68 final del tema de la K-Jetronic 68