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COMMO RAIL INTRODUCCION
El sistema Common Rail, se inici su estudio aproximadamente
en
1980, para empezar a ser comercializado en vehculo turismo
aproximadamente en 1997.
El sistema en cuestin a sido adoptado por diferentes marcas
de
vehculo, denominando al sistema con diferentes siglas, como
las
indicadas a continuacin:
Grupo Fiat JTD
Renault DCI
Mercedes CDI
Grupo PSA HDI
La diferencia ms notable de estos sistemas con respecto a
los
tradicionales sistemas con gestin electrnica, est en que no hay
una
bomba inyectora con salida independiente a cada cilindro, sino
una
bomba de alta presin que transmite sta a una rampa de inyeccin,
con
funciones de acumulador de presin, en la que hay conectado
unos
inyectores que son accionados elctricamente. En este caso, se
puede
asemejar este sistema a una inyeccin de gasolina multipunto.
En la actualidad la exigencias de las normas de anticontaminacin
y el
aumento de las prestaciones de los motores, obligan al
fabricante a
optimizar el sistema, en este caso el diseo sobre cmaras,
motores 16
valvulas, sistemas multijet y la utilizacin de inyectores
piezoelectricos,
etc. permiten adquirir un comportamiento muy optimizado de un
motor
y cumplir las exigencias en el campo de anticontaminacin.
Diferentes marcas y sistemas, Bosch, Siemen, Delphi, Denso,
etc.,
participan constantemente en los trabajos de los diferentes
fabricantes,
siendo utilizado diferentes marcas para el mismo fabricante.
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COMMO RAIL BOSCH
Componentes del sistema
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Circuito hidrulico
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omenclatura 1 Inyectores
2 Parte elctrica de inyectores
3 Rampa de inyeccin de combustible
4 Bomba elctrica de combustible
5 Filtro de combustible
6 Bomba de alta presin
A Sensor de temperatura de combustible
B Sensor de presin
C Regulador de presin
D Desactivador del 3er pistn
Bomba de alimentacin Normalmente suele ser del tipo sumergida en
el depsito.
La bomba de alimentacin tiene las funciones de mantener la baja
presin en el circuito de alimentacin y
cebar a la bomba de alta presin
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1 Rotor bomba
2 Volumen de aspiracin
3 Entrada combustible
4 Salida de combustible
5 Rodillo
6 Anillo exterior
7 Vlvula de seguridad
Filtro de combustible
Prefiltro de combustible
Interior en el depsito de combustible, antes de que el
combustible llegue a la bomba de alimentacin de
baja presin.
El material filtrante tiene un tamao de aproximadamente 300
mm.
Filtro principal
El elemento filtrante es de aproximadamente 4 o 5 mm, y tiene
dispositivo para la decantacin del agua.
A parte de la funcin de filtrado, el conjunto de filtro (1), est
dotado de una vlvula termosttica (3) y un
regulador de presin (baja presin) (2).
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Elemento termosttico En funcin de la temperatura del gasoil,
desva el flujo de entrada del mismo hacia el calentador externo
de
gasoil. Una vez tenga temperatura el mismo, un elemento bimetal
desva el caudal de gasoil sin necesidad de
atravesar el sistema de calentamiento
A Entrada de combustible
B Hacia el filtro
C Salida hacia el circuito calentador de gasoil
Elemento calefactor Segn el sistema, el elemento calefactor
puede ser del tipo elctrico o con intercambiador de calor del
agua
anticongelante.
La misin es obtener una temperatura de trabajo del gasoil
superior a 15 C
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Regulador de presin del circuito de baja
Est incorporado en el interior del filtro de combustible. Se
compone de una vlvula tarada por la presin de
un muelle, a una presin aproximada de 2,5 bar, desde la bomba de
alimentacin hasta la entrada de la
bomba de alta presin.
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Comprobacin del circuito hidrulico de baja presin
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Para realizar la comprobacin del circuito hidrulico, a parte de
la comprobacin visual de fugas,
verificaremos la presin y caudal a la entrada de la bomba de
alta presin.
Con esta operacin, realizaremos la verificacin de la bomba de
combustible sumergida en el depsito y el
regulador de baja presin, insertado en el filtro de
combustible.
Los datos obtenidos sern comprobados con los caractersticos del
sistema.
La presin del circuito de alta, la existente en la rampa de
inyectores, no podr ser comprobada en
condiciones normales, ya que es de un gran riesgo realizar la
medida de esta presin por su elevado valor.
Solo podr ser comprobado por el valor obtenido del captador de
presin ubicado en la rampa acumuladora
de presin.
Bomba de alta presin de carburante
Este elemento es el encargado de suministrar la alta presin de
combustible que ser aplicada a la rampa de
inyectores. La presin de trabajo de la misma est comprendida
entre 200 y 1350 bares, en funcin de la
posicin de trabajo realizada por el regulador de presin, que es
controlado por la UEC.
El conjunto est equipado de un regulador de presin, y
dependiendo del sistema, tambin tiene incorporado
un dispositivo desactivador de uno de los pistones de carga.
1 Cilindro
2 Excntrica
3 Vlvula de admisin (Lmina)
4 Vlvula de bola
5 Embolo de presin
6 Eje de la bomba
7 Entrada de gasoil a baja presin
8 Salida de alta presin
9 Retorno
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Funcionamiento
El accionamiento mecnico de la bomba es realizado por el cigeal,
con una relacin de transmisin de 0.5.
Con este sistema la bomba de alta presin no necesita un calado
mecnico con respecto a la distribucin, ya
que solo tiene la misin de generar la alta presin y no de
distribuirla.
Componentes internos de la bomba de alta presin
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Nomenclatura
1 Regulador de presin
2 Vlvula de lubricacin
3 Eje excntrico
4 Pistn
5 Desactivador del 3 pistn
a Salida de alta presin
b Retorno
c Entrada a baja presin
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Lubricacin
La lubricacin de la bomba de alta presin es realizada por el
propio combustible, en el momento que
atraviesa a la bomba. El sistema tiene una vlvula que se
desplaza por la presin del combustible,
permitiendo mantener una lubricacin del mecanismo, al permitir
el paso por un calibre de la propia vlvula,
aunque no tengamos suficiente presin de alimentacin.
La vlvula de lubricacin est colocada en el racord de entrada de
combustible.
Generacin de la alta presin
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1 Eje excntrico
2 Pistn de alta presin
3 Vlvula de lmina de admisin
4 Entrada de combustible
5 Salida de combustible
6 Vlvula de bola de escape
7 Cilindro de alta presin
8 Muelle
9 Leva de transmisin
El eje de accionamiento acta directamente sobre tres pistones,
siendo la disposicin de los mismos, de
forma radial con respecto al eje. La funcin de los tres pistones
es de generar la presin de trabajo hacia los
inyectores. La generacin de la presin tiene una fase de
compresin cada 120 de eje de bomba.
El eje de la bomba tiene mecanizado una excntrica que acciona a
una leva de transmisin, de forma que
cuando el eje recibe movimiento rotacional, la leva de
transmisin obtiene un movimiento radial, que
acciona linealmente a los pistones, dando movimiento alternativo
a los mismos. Con este movimiento, se
abre y cierra unas vlvulas de lmina, que permite el
desplazamiento del gasoil y la compresin del mismo.
El gasoil de entrada a la bomba es suministrado por la bomba de
alimentacin, a una presin aproximada de
2,5 Kg/cm2.
Las diferentes fases de movimiento de la bomba es el
siguiente:
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Regulacin de alta presin
1 Retorno
2 Procedente del pistn de presin
3 Salida hacia rampa de inyectores
4 Vlvula esfrica
5 Bobina actuador
6 Ncleo magntico
7 Muelle de carga
8 Conector elctrico
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Este elemento tiene la funcin de regular la presin existente en
la rampa de inyectores.
El regulador consta de dos partes, una mecnica y otra elctrica,
sta ltima, controlada por la UEC que
gestiona al sistema.
Cuando no hay seal en la bobina del actuador, la parte mecnica
se encarga de mantener una mnima
presin de trabajo, que es la proporcionada por el muelle de
carga. Esta aproximadamente es de 100 bar.
En funcin de la intensidad de paso aplicada a la bobina del
actuador, se consigue un empuje del ncleo
magntico hacia la vlvula esfrica, aumentando la fuerza
resultante sobre ella. Esta fuerza corresponde a la
suma de la fuerza del muelle mas la aportada por la corriente
elctrica aplicada a la bobina.
La presin del gasoil, tiene que aumentar hasta vencer la fuerza
aplicada sobre la vlvula esfrica para
abrirla y descargarse por el retorno.
Dispositivo desactivador del tercer pistn de la bomba de alta
presin
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1 Entrada gasoil (Baja presin)
2 Pistn
3 Vlvula de admisin de lmina
4 Varilla de empuje
5 Conector elctrico
6 Actuador desactivador
7 Vlvula de salida
8 Salida gasoil (Alta presin)
Cuando el motor funciona con una carga dbil, la presin de gasoil
necesaria para esta condicin de
funcionamiento es baja. En algunos sistemas Common-Rail, dispone
de un dispositivo que en esa situacin
de marcha mantiene inactivo el trabajo de uno de los pistones de
la bomba de alta presin, con el objetivo de
disminuir la potencia absorbida por la misma.
Cuando la presin de trabajo sobre los inyectores no es elevada,
la UEC que controla el sistema, le da una
seal al actuador desactivador del tercer pistn, de forma que ste
desplaza a una varilla que mantendr
abierta la vlvula de admisin de uno de los pistones. En esta
situacin, este pistn no comprimir el gasoil,
y por lo tanto no absorber potencia al motor.
Cuando la UEC da seal al actuador, se desactiva el trabajo de un
pistn.
Cuando la UEC no da seal al actuador, la bomba trabaja normal,
con el trabajo de los 3 pistones.
Gestin de la UEC sobre el regulador de presin y el actuador del
desactivador del 3er pistn
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La gestin sobre estos dos elementos la realiza la UEC en funcin
de las condiciones de funcionamiento del
motor, es decir condicin de carga y revoluciones, que nos
determinar la cantidad de gasoil a inyectar (No
el tiempo de apertura del mismo).
Regulador de presin
La UEC enva una seal de ciclo de trabajo variable para modificar
la fuerza de empuje sobre el ncleo
magntico, de esta forma conseguir modificar la presin de
combustible aplicada sobre los inyectores.
El circuito elctrico que relaciona este componente con la UEC,
es el siguiente:
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Comprobaciones:
Resistencia de la bobina.
Seal aplicada sobre la bobina
DWELL en funcin del trabajo a realizar.
Frecuencia.
Cuanta mas intensidad se le aplica mas presin se consigue.
Si la modulacin es por masa, cuanto mas DWELL se aplica mas
presin adquiere.
Si la modulacin es por positivo, cuanto mas DWELL se aplica
menos presin se adquiere.
Si se desconecta la presin del sistema es mnimo.
Actuador del desactivador del 3er pistn
Este dispositivo est gestionado por la UEC, manteniendo activo o
desactivo uno de los pistones, en las
condiciones que tenga cartografiada la UEC.
El mando del actuador es del tipo todo o nada, es decir, durante
la activacin se mantiene fija la seal de
masa y cuando se desactive retira la seal de masa.
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Comprobaciones:
Resistencia de la bobina.
Seal aplicada sobre la bobina, valor de voltaje en el momento
que se activa o se desactiva.
Si se desconecta, el funcionamiento de la bomba es con tres
pistones.
Las condiciones de mando del actuador es la siguiente:
Con motor a ralent o a mas de 2/3 de la plena carga, funciona
con los tres pistones (No tiene seal de
mando).
Con el motor en una condicin intermedia, funciona con dos
pistones (Tiene la seal de mando).
Depende de la cantidad de combustible necesaria para el
funcionamiento del motor tambin actuar
con 2 o 3 pistones.
A continuacin se representa una tabla donde se observa las
diferentes fases de funcionamiento.
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Rampa de inyectores de alta presin
Este elemento tiene la funcin de hacer de acumulador de presin
que ser aplica a los inyectores.
En este elemento, a parte de alojar los conductos de la bomba de
alta presin y los conductos de los
inyectores, tiene el sensor de temperatura y el sensor de presin
de combustible, que se tratarn mas
adelante.
Para proceder al desmontaje de este elemento, siempre tendremos
que tener la precaucin de esperar que
desaparezca la presin residual del circuito, dando un tiempo de
seguridad de aproximadamente 30
segundos.
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Inyectores
1 Salida hacia el retorno
2 Filtro laminado, entrada de gasoil
3 Pistn de mando
4 Muelle del inyector
5 Aguja del inyector
6 Punta del inyector (Pulverizacin)
7 Conector
8 Vlvula esfrica de cierre
9 Aguja de la electrovlvula de mando
10 Bobina de electrovlvula de mando
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Estos elementos proporcionan la cantidad de combustible
necesaria para el funcionamiento del motor,
pulverizando el combustible directamente en la cmara de
combustin. Se compone de dos partes, una
mecnica y otra hidrulica, que se describen a continuacin.
Funcionamiento
El inyector tiene aplicada a su entrada el gasoil a la presin
correspondiente a la condicin de
funcionamiento, determinada por el regulador de presin en funcin
de la seal enviada por la UEC.
Una seal de mando aplicada a la bobina del inyector, libera mas
o menos presin de la parte superior del
pistn de mando del inyector. Debido a la diferencia de presin
entre la parte posterior y anterior del pistn
de mando del inyector, se produce un desplazamiento del mismo,
realizando la apertura de la punta del
inyector, pulverizando el gasoil.
Apertura del inyector
Cuando se aplica una seal en la bobina de mando del inyector, la
electrovlvula del mismo, abre la vlvula
esfrica, permitiendo la descarga de la presin existente en la
cmara de mando. Al descargar esta presin,
disminuye la presin aplicada en la parte superior del pistn de
mando. En esta situacin la presin ejercida
en la parte inferior del pistn, es mayor que la ejercida en la
parte superior del mismo, dando movimiento al
pistn de mando y abriendo los orificios de pulverizacin.
El desplazamiento del la aguja del inyector, es aproximadamente
0.06 mm.
El tiempo que est aplicada la seal, es proporcional a la
cantidad de combustible inyectado.
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Cierre del inyector
Cuando la seal sobre la bobina de mando del inyector ha
finalizado, el muelle de la electrovlvula empuja a
la aguja de la misma, manteniendo cerrada la vlvula esfrica.
Esta vlvula hace que el gasoil que entra en la
cmara de mando, ejerza una presin en la parte superior del pistn
del inyector de igual magnitud que la
ejercida en la parte inferior del mismo, anulndose entre ellas,
y manteniendo a la aguja del inyector en
posicin de cierre de los orificios de salida debido al esfuerzo
ejercido por el muelle del inyector.
La cantidad de gasoil inyectada depende de los siguientes
parmetros:
Caudal hidrulico del inyector (Dimetro de los orificios de
inyeccin).
Seal aplicada de la UEC a la electrovlvula del inyector.
Presin del gasoil en la rampa de inyectores.
Seal de mando sobre las bobinas
La bobina de la electrovlvula del inyector se excita en dos
fases, una de activacin y otra de mantenimiento.
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Fase de activacin (a)
Fase de mantenimiento (b)
Fin del mando (c)
Fase de activacin (a)
En esta fase se produce una subida rpida de la aguja del
inyector. Para esta fase, es necesaria una
gran potencia elctrica de accionamiento, para ello la UEC aplica
en bornes de cada inyector una
tensin de 80 V y una intensidad de 20 A aproximadamente para
cada bobina. Esta fase est limitada
a un tiempo aproximado de 0,3 mS.
Fase de mantenimiento (b)
Esta fase se inicia a continuacin de la fase de activacin, de
forma que se limita la potencia aplicada
para mantener abierto al inyector, durante un tiempo
cartografiado segn las condiciones de
funcionamiento del sistema.
En esta fase, la UEC aplica a los inyectores una tensin de 50 V
con una intensidad de paso de 12 A
aproximadamente.
Fin del mando (c)
Una vez se corta la seal hay un intervalo de tiempo para el cese
de la intensidad y cierre del
inyector.
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Seal de mando y apertura del inyector
La seal aplicada al inyector, desplaza al pistn de la
electrovlvula, que abre el paso y descarga el fluido de
la cmara de mando, para dar movimiento a la aguja del inyector.
Debido a que se produce carga y descarga
del fluido por unos calibres, existe una demora de tiempo, que
ya est previsto en la cartografa de la UEC.
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Fases de apertura del inyector
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La cantidad de combustible a inyectar, puede ser fragmentada en
tres fases:
Inyeccin piloto.
Inyeccin principal.
Post-inyeccin (eventualmente).
Inyeccin piloto
Es una fase de inyeccin que se produce antes de la inyeccin
principal, para reducir ruido de
funcionamiento del motor.
Para que la UEC gestione esta fase de funcionamiento, el motor
tiene que girar a un rgimen inferior a
3200 r.p.m.
Se suprime la inyeccin piloto en caso de:
Superar el rgimen de 3200 r.p.m.
Alta presin en la rampa de inyectores sea insuficiente.
El tiempo de mando de la inyeccin piloto depende de la presin
del carburante.
Inyeccin principal
La UEC calcula el inicio y el tiempo de la inyeccin principal,
en funcin de:
Duracin de la inyeccin piloto.
Rgimen de motor.
Presin en el colector de admisin.
Carga del motor.
Inhabilitndola en caso de:
La presin en la rampa es inferior a 120 bares
Si se alcanza el rgimen mximo del motor.
Post-inyeccin
La UEC controla esta fase para abrir los inyectores una vez ha
acabado la fase de inyeccin principal,
con el objetivo de mejorar la reaccin en el catalizador.
Las condiciones de funcionamiento de la post-inyeccin son las
siguientes:
Del rgimen de motor
De la temperatura del aire
De la temperatura del motor
De la presin atmosfrica
La post-inyeccin se suprime en caso de:
Si la temperatura del catalizador no alcanza la de
funcionamiento
Si la alta presin es insuficiente
Mal funcionamiento del caudalmetro
Mal funcionamiento de la EGR
Captador de presin del colector de admisin
Regularidad de funcionamiento
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La UEC tiene cartografiada una fase de funcionamiento, que tiene
el objetivo de disminuir las
vibraciones debidas al funcionamiento del motor al rgimen de
ralent.
Esta fase depende de:
Rgimen de motor
Posicin del cigeal
La UEC modifica el caudal de carburante (Tiempo de inyeccin) en
funcin del giro instantneo de cada
cilindro, consiguiendo una marcha homognea individualmente por
cilindro. Esta correccin oscila
aproximadamente entre +/- 5 mg de carburante por inyectada.
Seales elctricas aplicadas al inyector
Tensin e intensidad de mando
Canal A: Tensin
Canal B: Intensidad (valor multiplicar X 10 Amp.)
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Modulada para alargar el tiempo de apertura
Intensidad del inyector
Intensidad del inyector modulada para aumentar el caudal
Separacin entre seal piloto y principal
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Seal efectuada en fase de carga de condensadores
En canal A, se observa la tensin que se va aplicando al
inyector, pero sin tiempo suficiente para abrir al
mismo. En cada fase de corte, se obtiene un incremento de tensin
que se aprovecha en la siguiente fase
de apertura del inyector.
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SISTEMAS UIJET Y MULTIJET
El sistema UNIJET, se caracteriza por fragmentar la inyeccin en
2 o 3 fases, como se ha indicado
anteriormente.
En el sistema MULTIJET, se caracteriza por realizar una
fragmentacin de la inyeccin en 4 o 5 fases,
con el objetivo de distribuir el combustible inyectado para
conseguir una mejor combustin y por tanto
menor ndice de contaminacin.
La cantidad necesaria a inyectar, ser prcticamente la misma en
un sistema que en otro, por tanto no se
conseguir un aumento de potencia, sino un mayor aprovechamiento
de la combustin.
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CIRCUITO ELECTRICO
Captador del pedal de acelerador Este elemento es un conjunto de
dos potencimetros, que reconoce la posicin del pedal de
acelerador,
envindole esta informacin a la UEC, para poder gestionar las
seales correspondientes al regulador de
presin e inyectores y conseguir las condiciones de par motor
solicitada.
Los dos potencimetros estn dispuestos de forma que la tensin de
salida de cada uno de ellos es lineal
con la posicin del pedal de acelerador.
Como mtodo de diagnstico y control de funcionamiento del
potencimetro, la tensin de una de la salida
(b) es la mitad que la tensin de la otra salida (a),
considerndose la salida a como principal y la b como
salida de seguridad.
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Interruptores de freno y embrague Interruptor de freno
Este elemento suele ser el mismo que enciende las luces de
freno, informando a la UEC que se acciona el
sistema de frenado, para que interprete una deceleracin, y poder
controlar el sistema para realizar una
conduccin suave.
Interruptor de embrague
Con este interruptor la UEC reconoce si el pedal de embrague est
en reposo o accionado, para controlar
el par motor en una fase de cambio de marcha o en vaco.
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Sensor de presin de la rampa de inyectores Este elemento informa
a la UEC de la presin en la rampa acumuladora, para servir de
referencia en el
ajuste del regulador de presin.
El rango de valores detectado por este elemento, esta en torno a
la presin de 0 a 1500 bares,
obtenindose una tensin de salida variable, entre 0,3 y 4,65 V
segn se indica en el grfico inferior.
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Sensores de temperaturas Sensor de temperatura de motor: detecta
la temperatura del agua anticongelante. Como regla general es
del tipo NTC.
Sensor de temperatura de aire: tambin es del tipo NTC, y est
ubicada como regla general en el medidor
de caudal de aire, enviando esta informacin para calcular la
densidad y aire.
Sensor de temperatura de combustible: es del tipo NTC, y est
ubicado en la rampa acumuladora de
presin o en el circuito de retorno de combustible, segn el
sistema y vehculo. Con esta informacin, la
UEC determina la densidad del combustible.
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Sensor de presin del colector de admisin Este sensor indica a la
UEC de la presin del colector de admisin, valor importante para los
vehculos
sobrealimentados. Este elemento genera una tensin proporcional a
la presin detectada.
La accin bsica de la UEC en funcin de esta seal, es modificar la
presin y el caudal de combustible a
inyectar. Segn el sistema tambin puede ser utilizada para
controlar la presin de soplado del turbo, sea
normal o de geometra variable.
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Medidor de caudal de aire El medidor de caudal de aire es del
tipo pelcula caliente, y mide la masa de aire real que aspira el
motor.
Tiene incorporada la sonda de temperatura de aire.
Normalmente est situado en el circuito de admisin antes del
turbo, es decir la presin del aire que pasa
a travs del medidor de caudal esta a presin atmosfrica.
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Captadores de posicin motor Para detectar la posicin de motor
tiene dos captadores, uno de cigeal (RPM y PMS) y otro de rbol
de
levas (Fase).
Las funciones bsicas de los mismos son las siguientes:
Captador del volante motor
Situado en el cigeal, enva la informacin de revoluciones y de
PMS. En general es del tipo inductivo.
La polea de cigeal est constituida por una rueda fnica de 60
dientes en la que se han rebajado dos de
ellos (58+2), para reconocer PMS, siendo esta informacin de 114
antes del PMS.
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Captador de fase
Est situado en el rbol de levas, y reconoce la posicin del
mismo, para controlar con precisin a los
inyectores. Es del tipo Hall.
Segn el sistema de gestin de motor y vehculo, el captador de
fase puede dar una seal cada vuelta de
arbol de levas (dos vueltas de cigeal), o bien una seal
compleja, con la que puede reconocer la
posicin del arbol de levas en medio giro del mismo, garantizando
mas precisin de su posicin.
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Sensor de velocidad del vehculo
Este elemento informa a la UEC de la velocidad del vehculo,
realizando as los ajustes pertinentes de
mando sobre los inyectores para aportar una conduccin suave.
Segn el sistema, tambin puede servir
de informacin para controlar el velocmetro del cuadro. Funcin
del sistema:
Reconoce que el vehculo est movindose.
En funcin de la velocidad del motor y la velocidad del vehculo,
determina la marcha que tiene
seleccionada.
Mejora el rgimen del ralent con el vehculo en marcha.
Optimiza las fases de aceleracin
Suaviza la marcha para reducir tirones.
El tipo de captador utilizado (Hall, Inductivo, reed, etc.),
depende del tipo del vehculo.
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SISTEMA ATIPOLUCIO
Circuito de recirculacin de gases E.G.R.
Este elemento tiene la misin bsica de disminuir el porcentaje de
NOx emitido por el escape.
El mando del sistema est controlado neumticamente por una
electrovlvula moduladora que est
gestionada por la UEC. La seal de mando de la electrovlvula
moduladora es de Dwell variable en
funcin de la cantidad de gases de escape a introducir.
La vlvula neumtica se acciona por depresin, generada por un
depresor arrastrado por el motor.
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Funcionamiento del sistema El sistema reconoce el funcionamiento
de la EGR y el porcentaje de gases reciclado, comparando la
seal emitida por el medidor de caudal de aire, ya que ste
disminuir su tensin cuando aumente los
gases de escape reciclados.
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Catalizador de oxidacin
El sistema antipolucin correspondiente a las emisiones
contaminante por el escape se compone de un
catalizador de oxidacin (DeNOx) con un filtro de partculas en el
mismo catalizador. Esta distribucin y
tipo puede cambiar segn marca y sistema.
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El funcionamiento del mismo es el siguiente:
Los gases de escape, una vez finalizada la combustin, entran en
el catalizador de oxidacin. Estos gases
de escape, compuestos bsicamente por los elementos contaminantes
CO, HC, NOx, etc., son divididos,
de forma que los NOx sern absorbidos en el catalizador de NOx,
primer elemento del catalizador. El
resto de gases de escape, continuarn por el catalizador
filtrndose las partculas (HC) por el mismo,
segundo elemento del catalizador.
Cuando los gases de escapen adquieran una cierta temperatura,
aproximadamente 300C, las partculas
que estn en el filtro reaccionan con el NOx absorbido
anteriormente, de forma que se oxidan para
formar N2, CO2, H2O, disminuyendo as los compuestos
contaminantes.
La temperatura del catalizador se consigue de forma diferente
segn el fabricante, siendo las ms
habituales las siguientes:
Una resistencia calefactora, que har calentar el mismo cuando se
haga pasar una corriente elctrica.
Utilizando las fases de post-inyeccin, que generarn un
incremento de temperatura de los gases de
escape. (Sistemas COMMON RAIL).
El hecho de producir una oxidacin de las partculas retenidas en
el filtro de partculas del catalizador,
hace que ste se obture con menos frecuencia y por tanto tenga
una vida ms larga.
En algunos sistemas nos podemos encontrar que tega detector de
presin diferencial del catalizador,
captador que informar a la UEC del sistema del estado de
taponamiento del filtro de partculas, para
controlar y dosificar adecuadamente la fase de post-inyeccin,
para acelerar la reaccin qumica.
El buen funcionamiento del sistema, se asegura si se utiliza
Gasoil con bajo contenido de azufre, ya que
si nos es as, el filtro de partculas tendra tendencia a
taponarse, siendo entonces necesario proporcionar
elevadas temperaturas para poder evacuar este azufre de
catalizador. Estas elevadas temperaturas se
conseguirn realizando fases de post-inyeccin, con el consecuente
incremento de consumo de
combustible. En caso de no eliminarse el azufre del gasoil, y
para reducir el uso de la post-combustin,
ser necesario la utilizacin de un aditivo para que realice la
funcin de limpieza.
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SISTEMA DE PRE - POST CALETAMIETO
La disposicin de componentes del sistema, vara en funcin del
vehculo.
Los tiempos y fases de funcionamiento, estn cartografiado en la
UEC, siendo un rel de mando el que
controle la parte de potencia de los calentadores. Normalmente
este rel puede diagnosticar el estado de
los calentadores, para informar por mediacin de una linea de
diagnstico, alguna anomalia de los
mismos a la UEC.
Pre-calentamiento
Debido al rendimiento trmico del motor de inyeccin directa, la
fase de precalentamiento es muy corta,
hasta el punto de que en vehculos, a temperatura ambiente,
prcticamente no acciona el sistema,
pudiendo variar desde 16 seg. para motor muy fro (-30 C), hasta
0 seg. para temperaturas mas clidas
(20C).
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Post-calentamiento
Esta fase, mantendr alimentado a los calentadores despus del
arranque del motor, con el objetivo de
disminuir rumorosidad y elementos contaminantes por el
escape.
Dependiendo de la temperatura del motor, el tiempo de
post-calentamiento puede variar de 3 min.
(aprox., dependiendo del vehculo) para motor fro, hasta 0 min.
para temperaturas mas clidas.
SOBREALIMETACI Y SU COTROL Turbo
Cuando el motor funciona, emite cierta cantidad de gases
quemados que se encuentran a elevada
temperatura y a presin.
Este flujo de gases de escape acciona la rueda de la
turbina.
El movimiento de la turbina es comunicado directamente a la
rueda del compresor mediante el eje de
enlace.
El compresor recoge aire de la atmsfera y lo comprime, envindolo
al motor.
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Control de la presin de sobrealimentacin
Wasted Gate
Circuito de control de presin por WASTED GATE.
La presin de sobrealimentacin del colector de admisin se aplica
a la WASTED GATE, cuando se
supera el valor de tarado, esta abre y realiza una descarga
paralela de los gases de escape. Esta situacin
hace bajar la velocidad de la turbina y por tanto la presin de
sobrealimentacin.
Control electrnico de sobrepresin (OVER BOOST) La unidad
controlar esta electrovlvula para poder obtener una presin por
encima de la mxima,
modificando la presin aplicada a la WASTED GATE
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1 Llegada presin del colector de admisin
2 Salida hacia la WASTED GATE
3 Presin atmosfrica (descarga)
Turbo de geometra variable
La posicin de los alabes, permitir que la fuerza de empuje sobre
la turbina sea mayor o menor.
Actuando adecuadamente sobre esta posicin, se puede obtener un
buen rendimiento aunque la fuerza de
los gases de escape sea pequea, caso de un rgimen bajo.
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Control electrnico de presin de sobre alimentacin
La seal aplicada sobre esta electro vlvula corresponde a una
depresin variable sobre la membrana de
mando de los alabes, lo que supone un desplazable variable de
los mismos y por tanto un rendimiento
variable del turbo.
Un aumento de Dwell sobre la electro vlvula corresponde a un
aumento de presin de soplado de turbo.
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COMMO RAIL SIEMES SID 801
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Esquema del circuito de carburante
1 Depsito, prefiltro y aforador
2 Bomba de cebado
3 Filtro de Carburante
4 Calentador de carburante
5 Bomba de alta presin + alimentacin
6 Regulador de caudal carburante
7 Regulador de presin carburante
8 Rail acumulador
9 Captador de alta presin
10 Inyectores
11 Circuito de retorno
12 Captador de temperatura carburante
13 Enfriador de carburante
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Caractersticas especificas de este sistema (a diferencias del
anterior)
Circuito de Baja Presin
Circuito de baja presin integrado en la bomba AP
No existe bomba elctrica ni precebado al poner el contacto
No existe circuito de baja externo, no hay prebomba elctrica, ni
regulador en el filtro, ni
amortiguador de pulsaciones.
Decantacin de agua ms eficaz
Incorporacin de una prebomba manual de cebado (pera) para usar
cuando se sustituya filtro o se
haya de purgar.
Problemas en caso de quedarse sin gasoil, por lo que se integra
una estrategia para que no ocurra
Circuito de Alta Presin
Ruido de combustin en ralent ms reducido
Inyectores piezoelctricos
Prestaciones a alto rgimen ms elevadas
Temperatura de escape a alto rgimen ms reducida
Presin Mxima de 1500 Bar (1350 en el anterior)
Presin de ralent de 220 Bar ( 300 en el anterior)
COMPOETES DEL SISTEMA
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Bomba de cebado
Sirve para cebar el circuito en el caso de vaciado del mismo en
el momento de sustituir algn elemento
hidrulico.
Es de tipo Pera (1)
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Inyectores d Canal de retorno
h Tapn Hongo de cierre
i Pistn de mando
j Aguja del inyector
k Cmara de presin
m Entrada de alta presin
n Volumen
p Muelle de retroceso
x Elemento piezoelctrico
y Paso calibrado
z Paso calibrado
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Estos inyectores son del tipo Piezoelctrico, de forma que al
aplicarle una tensin se le hace pasar una
intensidad relativamente pequea. El consumo de potencia es
inferior que los de tipo bobina.
Permiten inyectar cantidades reducidas de gasoil
Se mejora la combustin y se reduce el ruido
No se deben desconectar en marcha, para evitar un dao
irreversible en la UEC.
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Efecto Piezoelctrico
Si se comprime un cristal de cuarzo, genera una tensin y si se
estira se obtiene una tensin en sentido
inverso.
Si se aplica tensin a un cristal de cuarzo, se alarga cristal y
si se aplica tensin en sentido inverso, ste
se comprime.
Principio de levantamiento de la aguja del inyector
La alta presin suministrada por la bomba de alta presin penetra
en el inyector por el racor, un filtro
laminar integrado al racor impide el paso de impurezas.
La aguja del inyector se somete a tres esfuerzos:
F1 = Esfuerzo ejercido sobre el pistn de mando por la presin que
existe en el volumen de
mando.
F2 = Esfuerzo ejercido sobre la seccin de la aguja de inyector
por la AP del Rail.
FR = Calibrado del resorte de retorno de la aguja de inyector
(constante).
Del equilibrio de estas tres fuerzas depende la posicin del
inyector.
Posiciones:
F1 + FR > F2 = Inyector Cerrado
F2 > F1 + FR = Inyector Abierto
Seal de mando
La tensin aplicada por la unidad, genera una punta de
intensidad, al cristal de cuarzo, haciendo que este
se contraiga y abra la cmara superior. Mientras se mantiene
aplicada la tensin, el cristal se mantiene en
contraccin, pero con la diferencia de que la intensidad en ese
momento es cero (menos consumo).
En el momento de corte de la seal (tensin), se obtiene una
intensidad en sentido opuesto, que
desaparece con la seal y cierra al inyector.
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Bomba de alta presin
Caractersticas especfica de esta bomba:
Volumen de la bomba es de 0,8 cm3/rev
Dos reguladores integrados en la misma bomba, uno de caudal y
otro de presin
Circuito de baja integrado en el interior de la bomba
Bomba de baja mecnica e integrada en la bomba de alta
La subida de presin es ms rpida, ya que la presin de
transferencia interna tambin lo es, por lo que se
mejora el tiempo de arranque en fro y en caliente.
Al regularse el volumen comprimido, disminuye el consumo y se
reduce la temperatura del combustible.
En caso de falta de gasoil, no hay recebado.
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Circuito hidrulico de la bomba de alta presin
1 Bomba de alimentacin
2 Regulador de caudal de carburante
3 Elementos de bombeo de alta presin
4 Regulador de presin de carburante
5 Vlvula sobrepresin ( 4 Bares )
6 Vlvula de lubricacin
7 Filtro Tamiz
8 Filtro laminar
A Entrada carburante
B Alta presin al rail
C Retorno
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Regulador de caudal de carburante
El regulador de caudal de carburante modifica el caudal que va
de la bomba de alimentacin hacia los
elementos de bombeo de alta presin.
Esta regulacin de caudal, permite comprimir solamente la
cantidad de carburante necesaria para la
combustin en el cilindro, obtenindose una disminucin de la
temperatura del combustible y de la
potencia consumida por la bomba de alta.
1 Muelle de retroceso
2 Boquilla
3 Pistn
4 Bobina
5 Ncleo
6 Conector
a Llegada bomba alimentacin
b Caudal que va hacia la bomba de alta
La UCE comanda al regulador mediante seal cuadrada, de forma que
a ms porcentaje Dwell aplicado,
ms caudal enviado.
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Regulador de presin de carburante
El regulador de presin de carburante est montado sobre la bomba
de alta presin en paralelo entre la
salida hacia el rail y el retorno hacia el depsito de
carburante.
Sirve para regular la presin en el rail, variando mediante seal
cuadrada la seccin de paso al gasoil de
fuga hacia el circuito de retorno.
1 Asiento vlvula en comunicacin rail
2 Bola de cierre
3 Ncleo
4 Bobina
5 Masa inducida, unida al ncleo
6 Muelle
a Presin en el Rail
b Presin de retorno
La UCE comanda al regulador mediante seal cuadrada, de forma que
a ms porcentaje Dwell aplicado,
ms presin generada.
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Rail de alta presin
Tiene funcin de acumulador del carburante suministrado por la
bomba de alta presin.
Esta reserva se adapta a la cilindrada del motor, permitiendo
alimentar a los inyectores con la cantidad de
carburante necesaria para todos los tipos de funcionamiento de
motor y amortigua las oscilaciones
creadas por los procesos de inyeccin.
1 Tuberas de alta presin
2 Captador de presin rail
3 Tubo unin Rail Bomba de alta
4 Rail acumulador de combustible
Es de tipo soldadura mecnica de acero forjado.
En ella se ubica el captador de presin de carburante y el sensor
de temperatura.
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Captador de presin de carburante
Permite determinar la presin que existe en la rampa para poder
regular constantemente su valor,
trabajando en bucle cerrado con el regulador de presin de
carburante.
Es del tipo Piezorresistivo y suministra una tensin lineal que
se corresponde con el valor de la presin.
1 Conducto de llegada de alta presin
2 Membrana de acero captadora
3 Cable de conexin de la membrana
4 Circuito integrado electrnico
5 Conector
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SISTEMA COMMO RAIL DELPHI
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COMPOETES DE SISTEMA Rampa de combustible y sensor de presin de
combustible
La rampa de combustible difiere en forma a las normales, ya que
est concentrada en una cavidad que
distribuye las salidas hacia los inyectores. La funcin bsica
sigue siendo absorber las variaciones de
presin que se produce por el funcionamiento de los
inyectores.
El sensor de presin est instalado en la rampa, dando una
informacin de tensin variable con la presin
de rampa.
Dosificador de caudal
Este dispositivo est controlado por la unidad, y se encarga de
controlar el paso de combustible a la
cmara de alta presin de la bomba. Segn la seal de le aplique la
unidad, hace variable la seccin de
paso entre la bomba de baja presin y la de alta presin.
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Electroinyectores
Los inyectores son de tipo inductivos.
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Cuando la UEC excita a la bobina, se abre la vlvula de descarga,
que har disminuir la presin de la
cmara superior de la aguja del inyector y por diferencia de
presin har abrir al inyector.
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Seal de mando
Canal A:
o Intensidad de la bobina.
Canal B:
o Tensin en la bobina.
Sensor de temperatura de bomba
Este sensor es del tipo NTC, y registra la temperatura del
combustible a baja presin.
La unidad determina el avance y caudal a inyectar en funcin de
la temperatura del combustible.
Captador de picado
El captador de picado es del tipo piezoelctrico, y registra las
vibraciones que se produce por la
combustin en el cilindro.
La informacin de este sensor sirve para determinar y corregir el
avance de inyeccin, modificando de
esta forma la preinyeccin, hasta que la rumorosidad producida en
el momento de realizar el ciclo de
combustin est dentro de un rango de trabajo.
