Sistemas alimentación: comparación de presiones de inyección

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2 Sistemas alimentación: comparación de presiones de inyección Características Bombas rotativas de inyección VE Bombas de inyección en línea PE Bombas individuales PF PDE/PLD UIS Common Rail Presión de inyección en bar en el lado de la bomba Hasta 900 Hasta 1400 Hasta 1500 Hasta 2000 Hasta 1800 Utilización Turismos vehículos industriales Turismos vehículos industriales motores estacionarios Motores de barco Maquinaria de construcción Turismos vehículos industriales Turismos vehículos industriales Potencia en kw/cilindro Hasta 25 (34CV) 136cv (x4) Hasta 70 (95 CV) 380cv(x4) Hasta 1000 (1360cv) Hasta 70 Hasta 70 (Ver notas orador)

3 Funciones del sistema Ø Regulación del inicio de la inyección Ø cantidad de inyección Ø presión del Rail Ø presión de carga (turbo) Ø par motor Ø ralentí Ø Recirculación de los gases de escape Ø Control del arranque y precalentamiento Ø Amortiguación de las vibraciones Ø Control de los electroventiladores Ø Desconexión del climatizador Ø Calentamiento del combustible Ø Inmovilizador

4 (0,67 cc) (1 Mpa=10 Bar) (desagüe) (calentador) enfriador alimentación

5 Instalación de combustible (PSA) Pág.381 A: Circuito de retorno al deposito B: Circuito de baja presión C: Circuito de alta presión : Inyectores 5: Rail 6: Sensor de temperatura del combustible 7: Sensor de presión del Rail 8: Refrigerador de combustible 9: Filtro previo 10: Bomba previa de combustible 11: Deposito de combustible 12: Unidad filtrante 13: Tornillo para purga de agua 14: Calentador de combustible 15: Bomba de alta presión 16: válvula reguladora de presión 17: Desconectador de elemento de la bomba de alta presión

6 Electrobomba de combustible Válvula antirretorno Evita que el combustible pueda volver al depósito, decargando el circuito hidráulico, al desconectar el encendido (electrobomba parada) Válvula de sobrepresión Evita que por una contrapresión, la presión en el interior de la bomba se eleve por encima de los valores pre establecidos

7 Unidad filtrante (PSA) Pág.382 C: Retorno al depósito de combustible d: Entrada de combustible calentado e: salida al circuito de calentamiento f: Entrada de combustible g: Salida de combustible a la bomba de alta presión 23: Válvula reguladora de presión 2,5 Bares 24: Elemento termóstatico 25: Elemento filtrante 5µm (sustituir a los Km o según fabricante) NO PURGAR circuitos de alta y baja presión después del cambio del filtro!!

8 Elemento termostático Pág.383 Temperatura del combustible < 15 C Temperatura del combustible entre 15 C y 25 C Temperatura del combustible > 25 C

9 Bomba de alta presión Pág.383 Se trata de una bomba accionada por la distribución, recibe el combustible desde la bomba previa y tiene las iguientes características: F Generar la presión de combustible (200 a 1350 bares) F Relación de transmisión 0,5:1 F Tiene tres (3) émbolos. F Alimentar a los inyectores a través del Rail. F La cilindrada total es de 0,657 c.c. F Suministra un caudal de 0,5 l/minuto F NO necesita puesta en fase.

10 Bomba de alta presión 1: Cilindro 2: Excéntrica 3: Membrana de la válvula de admisión 4: Bola de la válvula de salida (Retorno 5: Pistón 6: Eje de la bomba 7: Entrada de baja presión (del filtro) 8: Salida de alta presión (Rail) 9: Salida de baja presión

11 Bomba de alta presión (detalle de la válvula) Baja el piston: Admisión de combustible Sube el piston: Impulsión a elevada presión

12 Bomba de alta presión con desconectador de elemento Pág.384 La potencia absorbida por la bomba es de aproximadamente 3,8 kw a bar (5,1 CV) En algunos vehículos se monta una bomba con un sistema para la desconexión de uno de sus elementos. esto permite reducir en 1/3 la potencia absorbida por la bomba cuando el vehículo funciona a baja carga, permitiendo además limitar la alta presión en caso de detectarse algún fallo (Si la temperatura del carburante rebasa los 106ºC)

13 Bomba de alta presión con desconectador de elemento 1: Eje de accionamiento 2: Leva de la excéntrica 3: Elemento de la bomba 4: Válvula de aspiración 5: Válvula de desconexión de elemento 6: Válvula de salida 7: Junta 8: Conexión de alta presión 9: Válvula reguladora de presión 10: Válvula de bola 11: Retorno de combustible 12: Alimentación de combustible 13: Válvula de seguridad. Permanece cerrada hasta que la presión de cebado es >0,8 bares que la de retorno para garantizar la lubricación de la bomba. 14: Canal de baja presión El desactivador de un elemeto de la bomba consta de: Arrollamiento magnético 30Ω Varilla de empuje

14 Desconexión de un elemento de la bomba Päg 386 Válvula de desconexión sin alimentación eléctrica La bomba funciona con tres elementos Válvula de desconexión alimentada electricamente. La bomba funciona con dos elementos Características: Activación: Por la unidad de control Funcionamiento: Abierta o cerrada (Todo o nada) Alimentación: Tensión de a bordo. La UCE da negativo

15 Válvula reguladora de presión (va montada en Bomba o en Rampa) Pág : Válvula reguladora de presión 2: Conexión eléctrica 3: Válvula de bola 4: Estrangulador de 0,7 mm 5: Rail (acumulador de combustible) 4 - La misión de la válvula es limitar y regular la presión en el lado de alta presión en función de las condiciones de funcionamiento (régimen, posición del pedal, etc) - La unidad de control alimenta a la válvula reguladora de presión con una señal rectangular de frecuencia fija RCO (aproximadamente 200 Hz) y ancho del pulso variable, la fuerza de su campo magnético se suma a la presión de tarado del muelle 100 Bares. - Regula entre 200 y 1350 Bares - No intervenir en el circuito hasta pasados 30 seg de la parada del motor

16 Funcionamiento del regulador de alta presión

17 Acumulador de combustible (Rail) Päg : Rail 2: Alimentación de la bomba de alta presión 3: Sensor de presión del Rail 4: Válvula limitadora de presión 5: Retorno (0,7 bares aprox) 6: Limitador de paso 7: Tubería hacia el inyector Está construido en acero, con un diámetro interior de 9 mm, la presión de ruptura es superior a 3000 bar. En el rail se encuentra montada una válvula limitadora de presión, la cual tiene su punto de apertura a una presión de bar. Las funciones del Rail son: - Acumular el combustible - Amortiguar las oscilaciones de presión ocasionadas por los bombeos de la bomba - Mantener constante la presión en todos los inyectores

18 Acumulador de combustible (PSA) K: Salida hacia los inyectores I: Alimentación de alta presión 5: Rail 6: Sensor de temperatura del combustible 25ºC = 2400 Ω a 80ºC =270 Ω 7: Sensor de presión del Rail

19 Limitador de paso Pág 388 En algunos sistemas Common Rail entre la conexión del Rail y la conexión del inyector se montan limitadores de paso, que tienen la misión de evitar el paso de combustible hacia el inyector en caso de que este no sea estanco En los sistemas que no montan limitador de paso,la unidad de control reconoce el fallo por las oscilaciones del número de revoluciones y la caida de presión en el Rail, y para el motor.

20 Sensor de presión del Rail Pág : Conexión eléctrica (masa, señal, 5v) 2: Unión para el conector 3: Circuito de evaluación 4: Unión para el circuito de evaluación 5: Elemento sensor 6: Soldadura 7: Dispositivo de retención 8: Rosca para la fijación al Rail 9: Conexión de alta presión El sensor de presión se encuentra montado en el Rail, mediante su señal la unidad de control efectua las correcciones necesarias sobre los valores calculados de cantidad de combustible y regulación de presión. El sensor de presión está compuesto por un elemento piezoresistivo, que registra las variaciones de presión existentes en el Rail.

21 Sensor de presión del Rail La señal suministrada por el sensor de presión tiene una variación lineal entre aproximadamente: 0,3 voltios para una presión en el Rail de 100 bar 4,65 voltios para 1500 bar. La tensión suministrada a ralentí ( Presión en Rail de 300 bar) es de aproximadamente 1,3 voltios. En caso de ausentarse la señal del sensor de presión, la unidad de control activa la válvula reguladora de presión de forma ciega, es decir, determina los valores de activación según el campo de curvas características almacenado en la unidad de control y no realiza las correcciones necesarias

22 Inyector Pág 388

23 CONSTITUCION DEL ELECTROINYECTOR 1 -MUELLE DE INYECTOR 2 -CAMARA DE MANDO 3 -ESTRANGULADOR CIRCUITO DE RETORNO 4 -AGUJA ELECTROVALVULA DE MANDO 5 -RETORNO DEPOSITO 6 -CONECTOR ELECTRICO 7 -BOBINA DE ELECTROVALVULA DE MANDO 8 -RACOR DE ENTRADA DE ALTA PRESION 9 -VALVULA DE CIERRE ELECTROVALVULA DE MANDO 10 -ESTRANGULADOR DE ALIMENTACION 11 -PISTON DE MANDO 12 -CANAL DE ALIMENTACION CAMARA DE PRESION 13 -CAMARA DE PRESION 14 -AGUJA DE INYECTOR Tobera del inyector lleva posición. ( 5 taladros x 0,16 ó 0,20 s/modelo )

24 Detalles de la cámara de mando y estranguladores 2 -CAMARA DE MANDO 3 -ESTRANGULADOR CIRCUITO DE RETORNO 4 -AGUJA ELECTROVALVULA DE MANDO 5 -RETORNO DEPOSITO 7 -BOBINA DE ELECTROVALVULA DE MANDO 8 -RACOR DE ENTRADA DE ALTA PRESION 9 -VALVULA DE CIERRE ELECTROVALVULA DE MANDO 10 -ESTRANGULADOR DE ALIMENTACION

25 Inyector : proceso de activación El instante y velocidad de apertura de la aguja viene determinada por la presión diferencial creada a causa de la diferencia del flujo pasante entre los estranguladores de salida y entrada. del estrangulador de salida 0,255 mm del estrangulador de entrada 0,240 mm Una alta intensidad y tensión de corriente de aprox. 20 A / 80V se utiliza para la apertura rápida de la electroválvula. Después de alcanzar la carrera máxima (aprox. 0,06mm) se reduce la corriente unos 0,3 ms después del comienzo de la excitación, alcanzando la magnitud de retención de aprox. 12 A / 50V La electroválvula abre al máximo con cada inyección (también para la cantidad mínima). Sin embargo, el émbolo de control se impulsa por principios balísticos, es decir, que en virtud de su inercia, no está en condiciones de seguir el movimiento de la electroválvula. Se mueve de forma flotante en su trayectoria de arriba hacia abajo y viceversa.

26 Inyector : proceso de activación Prohibido alimentar el inyector a 12V, destrucción de la electro válvula!

27 Apertura por diferencia de presiones

28 Desarrollo de la inyección Corriente en el arrollamiento magnético Carrera del núcleo de control Presión en el volumen de control Presión en la cámara de alta presión Inyección Algunos datos técnicos: Núcleo: Duración (ms) de apertura 0,200 y cierre 0,250 Inyección: Retraso (ms) inicio 0,300 y cierre 0,600 Corriente de accionamiento 20 A para máx. 0,300 ms Corriente en retención 12 A para máx. 0,400 ms Distancia mínima de las excitaciones 1 ms (desde el final hasta el comienzo) Posibilidades de comprobación: Comprobación visual Comparación de las cantidades en retorno Verificación eléctrica de la electroválvula

29 Activación del inyector Pág 389 Activación del inyector Mantenimiento de la apertura t 1 : Tensión voltios t 2 : Intensidad 20 A t 3 : Intensidad 20 A 12 A t 4 : Intensidad 12 A t 5 : Intensidad 0 A La activación de los inyectores se realiza mediante la descarga de unos condensadores que se encuentran en la unidad de control. Para cargar estos condensadores la unidad de control emplea la tensión que se induce en el arrollamiento de los propios inyectores al ser activados con una corriente de aproximadamente 4 Amperios, insuficientes para desplazar al émbolo de control

30 Evolución de la presión durante la combustión 1: Inyección Previa 2: Inyección principal 1a: Evolución de la presión de combustión con inyección previa 2a: Evolución de la presión de combustión sin inyección previa En los sistemas Common rail y UIS se inyecta una pequeña cantidad de combustible para preparar la cámara de combustión (preinyección). esto hace que la elevación de la presión de combustión sea homogenea, reduciendose los ruidos de la combustión característicos de los sistemas Diesel. La preinyección está activa desde ralentí hasta aproximadamente 2600 r.p.m.

31 Multijet (Fiat) con 5 inyecciones La mayor parte del combustible inyectado se reparte en tres etapas: dos de ellas producidas ligeramente antes de que el pistón alcance el PMS. la tercera cuando lo ha sobrepasado. Puede haber dos inyecciones más separadas del PMS: primero, una inyección piloto previa (introducida con el Unijet) y que tiene como objetivo preparar la cámara de combustión para recibir la inyección principal: Segundo, una inyección retardada cuando el pistón ha sobrepasado la mitad de su carrera descendente, para mantener alta la temperatura de los gases de escape con el fin de mejorar el tratamiento que estos reciben en el catalizador de oxidación (postinyección)