Sistema Crdi Bosch

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  • 7/24/2019 Sistema Crdi Bosch

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    DEPARTAMENTO DE ENERGA Y MECNICA

    CARRERA DE INGENIERA AUTOMOTRIZ

    AUTOTRNICA III

    SISTEMA CRDi BOSCH

    INTEGRANTES:

    JUAN CARLOS ORTIZ

    DANNY PEAFIEL

    HENRY PAUCAR

    PERODO ACADEMICO: OCTUBRE 2015-

    FEBRERO 2016

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    Contenido

    SISTEMA CRDI BOSCH .......................................................................................................................... 4

    FUNCIN DEL SISTEMA CRDI BOSCH .............................................................................................. 4

    FUNCIONES ADICIONALES. .............................................................................................................. 4

    SUBSISTEMAS DEL CRDi BOSCH .......................................................................................................... 5

    CIRCUITO DE BAJA PRESIN ............................................................................................................ 5

    DEPSITO DE COMBUSTIBLE .............................................................................................. 5

    TUBERAS DE COMBUSTIBLE EN LA PARTE DE BAJA PRESIN................................. 6

    BOMBA PREVIA ....................................................................................................................... 6

    FILTRO DE COMBUSTIBLE ................................................................................................... 7

    CIRCUITO DE ALTA PRESIN ............................................................................................................ 7

    BOMBA DE ALTA PRESIN. ............................................................................................................. 7VALORES DE LAS BOMBAS DE ALTA PRESIN .............................................................. 9

    FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE ALTA PRESIN .................................................................... 9

    VLVULA REGULADORA DE PRESIN DEL INYECTOR BOSCH. ...................................................... 10

    PORTA INYECTOR .......................................................................................................................... 10

    TUBERAS DE COMBUSTIBLE EN LA PARTE DE ALTA PRESIN. ..................................................... 12

    CONTROL DEL SISTEMA CON EDC. .................................................................................................... 12

    SENSORES. ..................................................................................................................................... 13

    Sensor de temperatura del refrigerante...................................................................................... 13

    Sensor de posicin del pedal del acelerador.............................................................................. 14

    Sensor de presin del riel. ......................................................................................................... 15

    Sensor de temperatura del combustible. .................................................................................... 15

    Sensor de presin atmosfrica o altitud..................................................................................... 16

    Interruptor del pedal del embrague. .......................................................................................... 17

    Sensor del pedal de frenos. ........................................................................................................ 17

    Sensor de caudal y temperatura del aire de admisin (MAF)................................................... 18Sensor de posicin del cigeal. ............................................................................................... 19

    Sensor de fase. ........................................................................................................................... 19

    Sensor de presin del turbo-alimentador. .................................................................................. 20

    ACTUADORES. ............................................................................................................................... 21

    Vlvula de control de mariposa EGR. ....................................................................................... 21

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    Vlvula de control de presin del riel. ...................................................................................... 22

    Control de la buja incandescente. ............................................................................................. 23

    Actuador de presin de sobrealimentacin. .............................................................................. 24

    UNIDAD DE MANDO. ..................................................................................................................... 25

    Condiciones de aplicacin. ........................................................................................................ 25

    Estructura. ................................................................................................................................. 26

    Regulacin de los estados de servicio. ...................................................................................... 26

    Caudal de arranque. ................................................................................................................... 26

    Servicio de marcha. ................................................................................................................... 27

    Regulacin de ralent. ................................................................................................................ 27

    Regulacin de la suavidad de marcha. ...................................................................................... 28

    Regulacin de la velocidad de marcha. ..................................................................................... 28Regulacin del caudal de referencia. ......................................................................................... 28

    Amortiguador activo de tirones. ................................................................................................ 29

    Parada del motor........................................................................................................................ 29

    Comunicacin de las unidades de control. ................................................................................ 29

    Bloqueo electrnico de arranque. .............................................................................................. 30

    Acondicionador de aire. ............................................................................................................ 30

    Diagnstico integrado. ...................................................................................................................... 30

    Supervisin de sensores. ............................................................................................................... 30

    Mdulo de supervisin. ................................................................................................................. 30

    Reconocimiento de averas. .......................................................................................................... 31

    Tratamiento de averas. ................................................................................................................ 31

    Curvas de Funcionamiento. ........................................................................................................... 31

    INYECCIN PREVIA. ............................................................................................................ 32

    INYECCIN PRINCIPAL. ...................................................................................................... 32

    INYECCIN POSTERIOR. ..................................................................................................... 33VERIFICACIONES, VALORES Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO ....................................................... 34

    INSPECCIN DEL CIRCUITO DE BAJA PRESIN. ............................................................................. 34

    INSPECCIN DEL CIRCUITO DE ALTA PRESIN. ............................................................................. 36

    INSPECCIN DE LA LNEA DE ALTA PRESIN CON EL EQUIPO DE DIAGNOSTICO. ................................................................................................................................................... 36

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    INSPECCIN DEL RIEL USANDO UNA BOMBA DE VACIO.......................................... 37

    Bibliografa ........................................................................................................................................ 38

    SISTEMA CRDI BOSCH

    FUNCIN DEL SISTEMA CRDI BOSCH

    El sistema de inyeccin de acumulador CommonRail ofrece una flexibilidad destacantemayor para la adaptacin del sistema de inyeccin al funcionamiento del motor, encomparacin con los sistemas propulsados por levas.

    La presin de inyeccin se genera de manera independiente del rgimen del motor y delcaudal de inyeccin. El combustible para la inyeccin est a disposicin en el acumuladorde combustible de alta presin.

    El conductor preestablece el caudal de inyeccin, la unidad de control electrnica (UCE)calcula a partir de campos caractersticos programados, el momento de inyeccin y lapresin de inyeccin, y el inyector realiza las funciones en cada cilindro del motor, a travsde una electrovlvula controlada.

    El sistema de inyeccin de Common Rail permite el control individual del avance detiempo y del flujo, permitiendo el control perfecto de la combustin sobre una base decilindro-por-cilindro.

    Adems, la presin de inyeccin puede ser ajustada sobre una amplia gama de valoressegn las condiciones de funcionamiento del motor.

    En ralent y en carga baja, las presiones bajas de la inyeccin (aproximadamente200 bares) permiten obtener razones de inyeccin bajas y el ajuste muy exacto de lacantidad de combustible inyectada.

    En carga completa, las altas presiones de la inyeccin (aproximadamente 1300-1600bares para CRDi de primera generacin; 1750 bares para segunda generacin; 2050bares tercera generacin) aseguran la atomizacin muy fina del combustible.(PINTADO, 2007)1

    FUNCIONES ADICIONALES. Estas funciones sirven para la reduccin de las emisiones de los gases de escape y

    del consumo de combustible, o bien sirven para aumentar la seguridad y el confort.

    1(PINTADO, 2007)

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    Algunos ejemplos de estas funciones son: la retroalimentacin de gases de escape(sistema EGR), la regulacin de la presin turbo, la regulacin de la velocidad demarcha, el inmovilizador electrnico de arranque, etc.

    El sistema CAN-BUS hace posible el intercambio de datos con otros sistemaselectrnicos del vehculo (p. ejemplo: ABS, control electrnico de cambio). Unainterfaz de diagnstico permite al realizar la inspeccin del vehculo, la evaluacinde los datos del sistema almacenado en memoria.

    SUBSISTEMAS DEL CRDi BOSCH

    CIRCUITO DE BAJA PRESINSe compone de:

    Depsito de combustible.

    Bomba de suministro previo. Filtro de combustible.

    Tuberas de conexin.

    Figura 1. Circuito de Baja presin BoschFuente: (PINTADO, 2007)

    En el circuito de baja presin se aspira el combustible del tanque por medio de unabomba de suministro previo, forzando al combustible a pasar por las lneas alcircuito de alta presin.

    Un pre-filtro separa los contaminantes del combustible evitando as el desgaste

    prematuro de los componentes de alta precisin.

    DEPSITO DE COMBUSTIBLELos depsitos de combustible deben ser resistentes a la corrosin y mantenerse estancosincluso a una sobrepresin de servicio doble, pero por lo menos hasta 0,3 bares de

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    sobrepresin. La sobrepresin producida debe escapar por si misma a travs de aberturasapropiadas, vlvulas de seguridad o similares. El combustible no debe salir por la tapa de laboca de llenado o por los dispositivos para compensacin de presin, incluso en posicininclinada, circulando por curvas o incluso en caso de choques. Los depsitos decombustible deben estar separados del motor de tal forma que no sea de esperar una

    inflamacin incluso en accidentes. Esto no rige para motocicletas y tractores con asiento delconductor al aire libre.

    TUBERAS DE COMBUSTIBLE EN LA PARTE DE BAJA PRESIN.Para la parte de baja presin pueden emplearse adems de tubos de acero, tambin tuberasflexibles con armadura de malla de acero, que sean difcilmente inflamables.

    Las tuberas deben estar dispuestas de tal forma que se impidan los daos mecnicos y queel combustible que gotea o se evapora no pueda acumularse o inflamarse.

    Las tuberas de combustible no deben quedar afectadas en su funcionamiento en caso deuna deformacin del vehculo, un movimiento del motor o similares. Todas las piezas queconducen combustible tienen que estar protegidas contra el calor que perturba elfuncionamiento.

    BOMBA PREVIALa bomba previa, una electrobomba de combustible con filtro o una bomba de combustiblede engranajes, aspira el combustible extrayndolo del depsito de combustible y transportacontinuamente el caudal de combustible necesario, en direccin a la bomba de alta presin.

    Figura 2. Partes Electrobomba de Combustible.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    FILTRO DE COMBUSTIBLEUn filtrado insuficiente puede originar daos en componentes de la bomba, vlvulas depresin y en los inyectores. El filtro de combustible limpia el combustible delante de labomba de alta presin e impide as el desgaste prematuro de las piezas sensibles.

    Figura 3. Partes del filtro del combustible.Fuente: (PINTADO, 2007)

    CIRCUITO DE ALTA PRESIN

    Bomba de alta Presin. Acumulador de alta presin con sensor de alta presin.

    Inyectores.

    Tuberas de alta presin

    Figura 4. Circuito de Alta Presin.Fuente: (PINTADO, 2007)

    BOMBA DE ALTA PRESIN.

    La bomba de alta presin constituye el punto de interseccin entre las partes de alta y debaja presin. Debe cumplir la tarea de aportar permanentemente un volumen suficiente de

    combustible comprimido en todos los mrgenes de funcionamiento y durante toda la vidatil del vehculo. Esto incluye el mantenimiento de una reserva de combustible necesariapara un proceso de arranque rpido y un aumento rpido de la presin en el conductocomn.La bomba de alta presin genera permanentemente la presin del sistema para elacumulador de alta presin (conducto comn), con independencia de la inyeccin. Pordicho motivo, el combustible en comparacin con los sistemas de inyeccin convencionalesno debe comprimirse durante el desarrollo de la inyeccin.

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    En los sistemas para turismo se utiliza como bomba de alta presin para la generacin depresin una bomba de 3 mbolos radiales. En los vehculos industriales se utilizan asmismo bombas de disposicin en serie de dos mbolos. La bomba de alta presin se montaperfectamente en el mismo lugar que las bombas distribuidoras de inyeccin de los motoresdisel. Es accionada por el motor mediante un embrague, una rueda dentada, una cadena o

    una correa dentada. El nmero de revoluciones de la bomba mantiene con ello una relacinde desmultiplicacin fija con respecto al nmero de revoluciones del motor.

    Los mbolos de la bomba, situados en el interior de la bomba de alta presin, comprimen elcombustible. Con tres carreras de alimentacin por giro se generan en la bomba de mbolosradiales carreras de alimentacin sopladas (sin interrupcin de la alimentacin), pares deaccionamiento mximo reducidos y una carga uniforme del accionamiento de la bomba. (Barros, 2014)

    2

    Figura 3. Bomba de Alta Presin CRDi Bosch.Fuente: (Barros, 2014)

    En los sistemas para turismo, el par motor alcanza, con 16 Nm, slo aproximadamente del

    momento de impulsin necesario para una bomba distribuidora de inyeccin equivalente.Por lo tanto, el riel comn plantea exigencias menores al accionamiento de la bomba quelos sistemas de inyeccin convencionales. La potencia necesaria para el accionamiento dela bomba crece de forma proporcional a la presin ajustada en el conducto comn y alnmero de revoluciones de la bomba (caudal de alimentacin). En un motor de 2 litros, labomba de alta presin absorbe una potencia de 3,8 kW al rgimen nominal y con unapresin de 1350 bares en el conducto comn (con un rendimiento mecnico deaproximadamente el 90%). La mayor demanda de energa de los sistemas riel comn encomparacin con los sistemas convencionales tiene su origen en los volmenes de fuga y de

    2(Barros, 2014)

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    control existentes en el inyector y en el caso de la bomba de alta presin CP1 en lareduccin de la presin del sistema deseada mediante la vlvula reguladora de presin.

    Las bombas de alta presin se utilizan en los turismos y vehculos industriales en diferentesversiones. En cada generacin de bombas hay versiones con diferente volumen y presin de

    alimentacin.

    VALORES DE LAS BOMBAS DE ALTA PRESIN

    Figura 4. Valores de las Bombas de Alta Presin CRDi Bosch.Fuente: (Barros, 2014)FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE ALTA PRESINEl eje de la bomba de alta presin tiene una leva excntrica. l es movido por el eje delmotor que mueve los tres elementos arriba y abajo.

    Figura 6. Bomba de Alta Presin Vista Lateral.Fuente: (Barros, 2014)

    Succin.- El movimiento descendente del elemento genera un aumento de volumen de la

    cmara de compresin. La presin de combustible se pasa dentro de la cmara decompresin. Entonces, el combustible fluye venido de la bomba de engranaje travs de lavlvula de admisin para la cmara de compresin.

    Bombeo.- Con el movimiento ascendente del pistn-bomba, la presin aumenta en lacmara de compresin. El disco es comprimido para arriba y la vlvula de entrada escerrada. Continuando el movimiento ascendente del pistn-bomba es generada todava ms

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    presin. As que la presin de combustible en la cmara de compresin excede la presin enla cmara de presin, la vlvula se abre y el combustible es liberado para el circuito de altapresin.

    VLVULA REGULADORA DE PRESIN DEL INYECTOR BOSCH.

    La vlvula reguladora de presin puede ser un componente que tiene funcionamientopuramente mecnico o electrnico. Est unida en el acumulador de presin por una rosca.Internamente una vlvula controla el paso de combustible.

    Funcionamiento de la vlvula reguladora de presin.- Cuando la presin de combustibleexcede sube al mximo, la vlvula del acumulador de presin se abre. As el combustibleretorna del tubo acumulador de presin y la presin baja.

    PORTA INYECTORPosicin de reposo.- Las toberas inyectoras son controladas por el mdulo de inyeccinelectrnica de combustible. En esta posicin de reposo las toberas estn cerradas. Estaposicin la vlvula solenoide de la tobera no es accionada. El actuador de la vlvulasolenoide es presionado por la fuerza del resorte de la vlvula solenoide en su asiento. Laaguja de la tobera permanece cerrada por la accin de la alta presin del combustible en elvstago de la tobera que tiene un rea mayor en relacin al rea inferior de la toberainyectora.

    Figura 8. Vista Interior del Inyector.Fuente: (Barros, 2014)

    Inicio de Inyeccin.- La inyeccin es realizada directamente a travs de la tobera inyectoraen la cmara de combustin del pistn. Est comandada por la vlvula electromagntica delinyector. As que la fuerza supera la resistencia del resorte, permitiendo la abertura de latobera. El combustible fluye en el sentido contrario del vstago de la tobera. La restriccin

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    de la entrada provoca una rpida compensacin entre la alta presin y la cmara deexpansin. Este momento la presin que acta en la parte superior de la tobera es inferior ala alta presin que acta en la aguja. Por consecuencia, la aguja es erguida y lapulverizacin inicia.

    Figura 9. Inicio de Inyeccin del Inyector Bosch.Fuente: (Barros, 2014)

    Inyectando.- La inyeccin se inicia cuando el solenoide es desactivado. El solenoidepermanece des energizado. El resorte del solenoide presiona el actuador en su asientocerrando el paso por la restriccin. En la cmara superior, la presin de combustibleaumenta. La presin en la cmara superior est ms alta en comparacin a la de la aguja. Laaguja se cierra debido a la relacin de reas de presin. La inyeccin se cierra y la tobera

    retorna a su posicin de reposo.

    Figura 10. Proceso de Inyeccin.Fuente: (Barros, 2014)

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    Pre Inyeccin e Inyeccin principal.- Para realizar el trabajo de inyeccin, la bobinamagntica del inyector trabaja con una frecuencia de 100Hz o sea 80V con 20A. Haypersonas que utilizan marca paso, por ende no deben aproximarse al motor enfuncionamiento. La responsabilidad de generacin de esos valores son los capacitores queestn dentro de la unidad de mando. Debido a sper calentamiento de la caja de mando, en

    razn de la carga y descarga de los capacitores, la unidad de mando debe estar en un puntodel motor con circulacin de agua.

    Figura 11. Valores de Funcionamiento del Inyector.Fuente: (Barros, 2014)

    TUBERAS DE COMBUSTIBLE EN LA PARTE DE ALTA PRESIN.Las tuberas de alta presin deben soportar permanentemente la presin mxima del

    sistema y las oscilaciones de presin, que se producen durante las pausas de inyeccin. Poreste motivo, las tuberas constan de tubos de acero. Normalmente presentan un dimetroexterior de 6 mm y un dimetro interior de 2,4 mm. Las diferentes distancias entre el riel ylos inyectores se compensan mediante curvaturas ms o menos pronunciadas en elcorrespondiente tendido de las tuberas de inyeccin. La longitud de tubera es lo ms cortaposible.(PINTADO, 2007)

    Figura 12. Caeras de Combustible.Fuente: (PINTADO, 2007)

    CONTROL DEL SISTEMA CON EDC.La regulacin electrnica Diesel EDC con Common Rail se divide en tres bloques desistema:

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    SENSORES.Son los elementos que informan, mediante la transformacin diversas magnitudes fsicas enseales elctricas, a la unidad de control sobre los parmetros indicados, entre ellos seencuentran los siguientes:

    Figura 13. Sensores.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de temperatura del refrigerante.El sensor de temperatura se ubica en el circuito de refrigeracin, para monitorear latemperatura del motor a travs de la temperatura del refrigerante. El sensor est equipado

    con un resistor dependiente de la temperatura con un coeficiente de temperatura negativo,que es parte de un circuito divisor de voltaje al que se aplican 5V (figura 14).

    Figura 14. Sensor de Temperatura del Refrigerante.

    Fuente: (PINTADO, 2007)La cada de voltaje en el resistor se ingresa al UCE mediante un convertidor anlogo-digitaly es una medida de la temperatura. Se almacena una curva caracterstica en elmicrocomputador del UCE, el cual define la temperatura como funcin de un voltaje dado(figura 15).

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    Figura 15. Disposicin del Sensor de Temperatura del RefrigeranteFuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de posicin del pedal del acelerador.

    En contraste con la distribucin convencional y las bombas de inyeccin en lnea, con EDC(Control Electrnico Disel) la aceleracin que imprime el conductor ya no se transmitedirectamente a la bomba de inyeccin a travs de un cable o varillaje mecnico, sino que esregistrada por un sensor del pedal del acelerador y transmitida luego al UCE.

    Se genera un voltaje a travs del potencimetro en el sensor del pedal del acelerador enfuncin de la posicin del acelerador. Usando una curva caracterstica programada, secalcula entonces la posicin del pedal a partir de ste voltaje. El sensor del pedal tiene dos

    potencimetros, una seal es la posicin del pedal para el UCE, la otra es para laverificacin de la carga. Si fallara el sensor del pedal, se establece el modo a prueba de fallay una velocidad de ralent levemente mayor (figura 16).

    Figura 16. Disposicin Esquemtica del sensor APP.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    Sensor de presin del riel.El sensor de presin del riel debe medir instantneamente la presin en el riel con laprecisin adecuada y de la forma ms rpida posible.

    El combustible presurizado acta sobre el diafragma del sensor, lo que convierte la presin

    en seal elctrica, que despus se ingresa a un circuito de evaluacin que amplifica estaseal y la enva al UCE (figura 17).

    Figura 17. Sensor de Presin del Riel.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de temperatura del combustible.

    El sensor de temperatura del combustible se ubica en la lnea de alimentacin decombustible.

    A medida que aumenta la temperatura del combustible, el UCE modificar la inyeccin ytasa de entrega, al mismo tiempo ajustar los parmetros de funcionamiento de la vlvulade control de presin del riel.

    Puesto que el circuito de entrada de la computadora est pensado cmo divisor de tensinse reparte entre una resistencia presente en la computadora y la resistencia NTC del sensor.

    Por consiguiente la computadora puede valorar las variaciones de resistencia del sensor a

    travs de los cambios de la tensin y obtener as la informacin de la temperatura delcombustible en el motor (figura 18).

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    Figura 18. Posicin del Sensor de Temperatura de Combustible.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de presin atmosfrica o altitud.

    Este sensor le informa a la computadora la presin atmosfrica existente, para que ellacorrija inteligentemente el tiempo de inyeccin de acuerdo a la presin atmosfrica.

    Este sensor est montado adentro de la computadora. El elemento sensible del sensor depresin absoluta est compuesto por un puente de Wheatstone sobre una membrana dematerial cermico.

    Sobre un lado de la membrana est presente el vaco absoluto de referencia, mientras quesobre el otro lado acta la presin atmosfrica. La seal piezo-resistiva derivante de ladeformacin que sufre la membrana, la toma la computadora para determinar la altitud

    (figura 19).

    Figura 19. Sensor de Presin Atmosfrica.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    Interruptor del pedal del embrague.La funcin principal de este sensor es para mayor confort de marcha, consiste en suprimirlas sacudidas del motor. A esos efectos la computadora necesita saber si se ha embragado odesembragado momentneamente (figura 20).

    Estando aplicado el pedal de embrague se reduce por poco tiempo la cantidad de gas olinyectada. A la funcin principal se le agregan otras como:

    Cancelacin del control crucero.

    Seal de carga inminente del motor (desembrague, enganche en primera marcha,salida).

    Evitar el aumento brusco de las rpm del motor al desembragar durante un cambio demarcha, el UCE ajusta el funcionamiento del inyector.

    Figura 20. Interruptor del Pedal del Embrague.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor del pedal de frenos.Por motivos de seguridad el sensor suministra a la computadora la seal de freno aplicado.Esta seal se utiliza para verificar que el sensor de posicin del pedal del acelerador actecorrectamente (figura 21).

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    Figura 21. Interruptor del Pedal del Freno.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de caudal y temperatura del aire de admisin (MAF).

    Durante el funcionamiento dinmico es fundamental el establecimiento preciso de lacorrecta relacin A/F (aire/combustible), para cumplir con las normas referentes a loslmites de gases de escape. Esto requiere el uso de sensores para registrar de manera precisael flujo de masa de aire que realmente ingresa al motor en un momento determinado.

    Estos sensores que miden con precisin deben ser independientes de la pulsacin, flujoinverso, EGR, control variable del eje de levas y cambios en el control de temperatura delaire. Se elige un medidor de masa de aire tipo "Lmina Caliente" como el ms conveniente.El principio de la lmina caliente se basa en la transferencia de calor desde un elementosensor que est caliente, al flujo de aire. Se utiliza un sistema de medicin que permite la

    medicin del flujo de aire y la deteccin de la direccin del mismo. Los flujos inversostambin se detectan en caso que se produzcan flujos de aire con fuerte pulsacin. En lamisma carcasa tiene montado un sensor de temperatura de aire (figura 22).

    Figura 22. Sensor de Temperatura del Aire y Flujo Msico de Aire.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    Sensor de posicin del cigeal.La posicin del pistn en la cmara de combustin es fundamental para definir el comienzode la inyeccin. Un sensor mide las rotaciones del cigeal por minuto. Esta importantevariable de entrada se calcula en la UCE, mediante la seal del sensor de posicin delcigeal.

    Una rueda dentada de material ferro-magntico est unida al cigeal, en la cual faltan 2dientes. A este espacio ms grande se le asigna una posicin definida del cigeal para elcilindro 1.

    El sensor de velocidad del cigeal monitorea la secuencia de dientes de la rueda, el mismoest compuesto por un imn permanente y un alma de hierro dulce con un bobinado decobre.

    El flujo magntico en el sensor cambia a medida que los dientes y espacios pasan frente al, generando un voltaje sinusoidal de AC cuya amplitud aumenta abruptamente enrespuesta a la mayor velocidad del motor (figura 23).

    Figura 23. Sensor CKP.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Sensor de fase.Cuando un pistn se mueve en direccin del PMS, la posicin del eje de levas determina siest en la fase de compresin con encendido subsiguiente, o en la fase de escape. Estainformacin no se puede generar nicamente con el dato del eje cigeal durante la fase departida. Por otra parte, durante el funcionamiento normal del motor, la informacingenerada por el sensor del cigeal basta para determinar el estado del motor.

    El sensor del eje de levas utiliza el efecto electromagntico (Hall) al establecer la posicindel eje de levas. Un diente de material ferro-magntico est unido al eje de levas y gira conl. Cuando este diente pasa frente a los discos semiconductores del sensor del eje de levas,su campo magntico desva los electrones en los discos semiconductores en ngulos rectosa la direccin de la corriente que fluye a travs de los discos. Esto da como resultado una

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    seal breve de voltaje (voltaje Hall) que informa a la UCE que el cilindro N 1 ha ingresadorecin a la fase de compresin (figura 24).

    Figura 24. Sensor de Fase.

    Fuente: (PINTADO, 2007)Sensor de presin del turbo-alimentador.El sensor est conectado por un tubo al mltiple de admisin, o directamente en el mltiplede admisin. El elemento sensible del sensor de sobrepresin del turbocompresor estcompuesto por un puente de Wheatstone sobre una membrana de material cermico. Sobreun lado de la membrana est presente el vaco absoluto de referencia, mientras que sobre elotro lado acta la presin de aire proveniente del turbocompresor. La seal piezo-resistivaderivante de la deformacin que sufre la membrana, antes de ser enviada a la computadoraes amplificada por un circuito electrnico contenido en el soporte que aloja la membranacermica (figura 25).

    Figura 25. Sensor de Presin del Turbo-Alimentador.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    ACTUADORES.Los actuadores son los que se encargan de transformar las seales elctricas de salida de laUnidad de Control, en magnitudes mecnicas.

    Recirculacin de los gases de escape (EGR).

    Con la recirculacin de los gases de escape (EGR) una parte de los gases es derivada devuelta al ducto de admisin del motor. El alimentar una parte del contenido de los gases deescape residuales tiene un efecto positivo en la conservacin de la energa y, por tanto, enlas emisiones.

    De acuerdo con el punto de funcionamiento del motor, la masa de aire/gas entregada a loscilindros puede estar compuesta por hasta un 40% de gases de escape.

    Para el control UCE, la masa real de aire fresco que ingresa se mide y se compara en cadapunto de funcionamiento con el valor establecido de masa de aire.

    Con la seal generada por el circuito de control, la vlvula solenoide de la EGR se hacefuncionar, permitiendo que la EGR se abra por vaco. La vlvula EGR esta comunicada atravs de un ducto separado en la entrada del mltiple de admisin, antes de entrar en elflujo de aire succionado (figura 26).

    Figura 26. Recirculacin de Gases de Escape EGR.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Vlvula de control de mariposa EGR.La vlvula de mariposa en el motor disel realiza una funcin completamente diferente a la

    del motor de gasolina.Esta sirve para aumentar la proporcin de recirculacin de los gases de escape a travs dereducir la sobrepresin en el mltiple de admisin. El control de la Vlvula-mariposa sloopera en el rango de velocidad ms bajo del motor. Y este vaco es controlado por medio deuna vlvula solenoide.

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    El funcionamiento de esta vlvula es sencillo, cuando se activa el vaco a la vlvula est atravs de un diafragma comanda un eje y produce que el obturador de paso de gases deescape se abra pasando los mismos al mltiple de admisin. Cuando cesa el vaco en lavlvula un resorte baja el obturador cerrando el pasaje (figura 27).

    Figura 27. Vlvula EGR.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Vlvula de control de presin del riel.La vlvula de control de presin es responsable de mantener la presin en el riel a nivelconstante. Este nivel es funcin de las condiciones de funcionamiento del motor. Si lapresin de combustible es excesiva, se abre la vlvula y el combustible se devuelve altanque a travs de la lnea de retorno. Si la presin no es losuficientemente elevada, secierra la vlvula y la bomba de alta presin aumenta la presin en el riel.

    La bola del asiento de la vlvula est expuesta a la presin del acumulador de alta presin.Esta fuerza se superpone al total de las fuerzas que actan contra la bola desde el otro ladomediante el resorte y el electroimn. La fuerza generada es funcin de la corriente con lacual se activa. Por lo tanto, una variacin en la corriente permite que la alta presin en elacumulador pueda ser fijada en un valor dado. La corriente variable se obtiene usando unamodulacin de pulso ancho (PWM) (Figura 28).

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    Figura 28. Vlvula EGR.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Control de la buja incandescente.Las bujas incandescentes son responsables de asegurar la partida eficiente en froacortando el periodo de calentamiento del motor, lo cual tambin es muy relevante para lasemisiones de escape. El periodo de calentamiento previo depende del UCE y la temperaturadel refrigerante, controlado a travs del funcionamiento del rel de incandescencia. Lasbujas pueden alcanzar 850C dentro de unos pocos segundos.

    Las fases siguientes de incandescencia durante la partida del motor o bien cuando el motorest funcionando, estn determinadas por un sinnmero de parmetros que incluyen lavelocidad del motor y cantidad de combustible inyectado.

    Con las temperaturas de las bujas incandescentes las cuales fluctan entre 950C y 1050Cse reducen las emisiones de humo y ruido. El sistema de incandescencia tiene tres modos defuncionamiento y utiliza un rel, controlado por el UCE, que las energiza (figura 29).

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    Figura 29. Control de Buja de Incandescencia.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Actuador de presin de sobrealimentacin.Los motores de turismos con turbo-compresin por gases de escape tienen que alcanzar unelevado par motor incluso a nmero de revoluciones bajos. Por este motivo, el cuerpo de laturbina esta dimensionado para un flujo pequeo de masas de gases de escape.Para que la presin de sobrealimentacin no aumente excesivamente en caso de flujos demasas mayores de gases de escape, en este margen de funcionamiento debe conducirse unaparte de los gases de escape sin pasar por la turbina del turbo al colector de los gases deescape por medio de una vlvula bypass ("Wastegate"). El actuador de la presin desobrealimentacin modifica para ello la apertura mayor o menor de la vlvula "Wastegate"dependiendo del nmero de revoluciones del motor, del caudal de inyeccin, etc.En lugar de la vlvula "Wastegate puede aplicarse tambin una geometra variable de la

    turbina (VTG). Esta modifica el ngulo de incidencia de la turbina de gases de escape einfluye as la presin de sobrealimentacin22 (figura 30).

    Actuador de presin de sobrealimentacin.

    Bomba de depresin. Actuador de presin. Turbocompresor. Vlvula bypass.

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    Figura 30. Actuador de la Presin de Sobrealimentacin.

    Fuente: (PINTADO, 2007)

    UNIDAD DE MANDO.Evala las sealas de los sensores externos y, con arreglo a las seales de entrada recibidas,controla los sistemas de alimentacin de combustible, regulacin del caudal y tiempo deinyeccin, depuracin de gases de escape, regulacin de la presin de carga y desconexindel compresor de aire acondicionado, controla la entrada y las salidas, verifica laplausibilidad, memoriza las averas, la diagnosis y forma un valor sustitutivo en caso defallo de seal (funcionamiento de emergencia) (figura 26).

    Figura 31. Unidad de Mando.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Condiciones de aplicacin.A la Unidad de Control se le plantean altas exigencias en lo referente a:

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    La temperatura del entorno (en servicio de marcha normal, -40+85 C).

    La capacidad de resistencia contra productos de servicio (aceite, combustible, etc.).

    La humedad del entorno.

    Solicitaciones mecnicas.

    Igualmente son muy altas las exigencias a la compatibilidad electromagntica(CEM) y a la limitacin de la irradiacin de seales perturbadoras de altafrecuencia.

    Estructura.La unidad de control se encuentra dentro de un cuerpo metlico. Los sensores, losactuadores y la alimentacin de corriente, estn conectados a la unidad de control a travsde un conector multipolar.

    Los componentes de potencia para la activacin directa de los actuadores estn integradosen la caja de la unidad de control, de forma tal que se garantiza una buena disipacin

    trmica hacia la caja.

    Regulacin de los estados de servicio.Para que el motor funcione en cualquier estado de servicio con una combustin optima, secalcula en la UCE el caudal de inyeccin adecuado en cada caso. Para ello debenconsiderarse diversas magnitudes (figura 32).

    Caudal de arranque.Al arrancar se calcula el caudal de inyeccin en funcin de la temperatura y del rgimen. Elcaudal de arranque se establece desde la conexin del interruptor de marcha (el interruptor

    pasa a la posicin A (figura 32)) hasta que se alcanza un rgimen de revoluciones mnimo.El conductor no tiene ninguna influencia sobre el caudal de arranque.

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    Figura 32. Clculo del Caudal de Inyeccin en la Unidad de Control.

    Fuente: (PINTADO, 2007)

    Servicio de marcha.Bajo servicio de marcha normal, se calcula el caudal de inyeccin en funcin de la posicindel pedal acelerador (sensor del pedal acelerador) y del nmero de revoluciones (elinterruptor pasa a la posicin B (figura 32)). Esto se realiza mediante el campocaracterstico del comportamiento de marcha. Quedan adaptados as de la mejor formaposible el deseo del conductor y la potencia del vehculo.

    Regulacin de ralent.Al ralent del motor son principalmente el grado de rendimiento y el rgimen de ralent losque determinan el consumo de combustible. Una gran parte del consumo de combustible delos vehculos motorizados en denso trfico rodado, recae sobre este estado de servicio. Poreste motivo es ventajoso un rgimen de ralent lo ms bajo posible.

    Sin embargo, el ralent debe estar ajustado de tal forma que el rgimen de ralent bajo todaslas condiciones, como red del vehculo cargada, acondicionador de aire conectado, marchaacoplada en vehculos con cambio automtico, servodireccin activada, etc., no desciendademasiado y el motor funcione irregularmente e incluso llegue a pararse.

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    Para ajustar el rgimen terico de ralent, el regulador de ralent modifica continuamente elcaudal de inyeccin hasta que el nmero de revoluciones real medido es igual al nmero derevoluciones terico y la caracterstica de regulacin estn influidos aqu por la marchaacoplada y por la temperatura del motor (sensor de temperatura del lquido refrigerante).

    Los momentos de carga externos estn acompaados por los momentos de friccin internosque deben ser compensados por la regulacin de ralent. Estos momentos varanligeramente pero continuamente durante toda la vida til del motor y dependen ademsconsiderablemente de la temperatura.

    Regulacin de la suavidad de marcha.Debido a tolerancias mecnicas y envejecimiento, no todos los cilindros del motor generanel mismo par motor. Esto tiene como consecuencia un funcionamiento no ptimo delmotor, esencialmente al ralent. El regulador de la suavidad de marcha determina ahora lasvariaciones del rgimen despus de cada combustin y las compara entre s.

    El caudal de inyeccin para cada cilindro se ajusta entonces en base a las diferencias derevoluciones, de forma tal que todos los cilindros contribuyen por igual a la generacin delpar motor. El regulador de suavidad de marcha acta nicamente en el rgimen inferior derevoluciones.

    Regulacin de la velocidad de marcha.El regulador de la velocidad de marcha se ocupa de la circulacin a una velocidadconstante. El regulador ajusta la velocidad del vehculo a un valor deseado. Este valor

    puede ajustarse mediante una unidad de operacin en el tablero de instrumentos.

    El caudal de inyeccin se aumenta o se disminuye continuamente hasta que la velocidadreal corresponde a la velocidad terica ajustada. Si estando conectado el regulador de lavelocidad de marcha, pisa el conductor sobre el pedal de embrague o de freno, sedesconecta el proceso de regulacin.

    Regulacin del caudal de referencia.No siempre debe inyectarse el caudal de combustible deseado por el conductor ofsicamente posible. Esto puede tener las siguientes razones:

    Emisin excesiva de contaminantes

    Expulsin excesiva de holln

    Sobrecarga mecnica debido a un par motor excesivo o exceso de revoluciones

    Sobrecarga trmica debido a temperatura excesiva del lquido refrigerante, delaceite o del turbocompresor.

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    Amortiguador activo de tirones.Al accionar o soltar repentinamente el pedal acelerador, resulta una velocidad de variacinelevada del caudal de inyeccin y, por tanto tambin, del par motor entregado.

    La fijacin elstica del motor y la cadena cinemtica originan por este cambio de carga

    abrupto, oscilaciones en forma de tirones que se manifiesta como una fluctuacin delrgimen del motor (figura 33).

    Figura 33. Amortiguador Activo de Tirones.Fuente: (PINTADO, 2007)

    El amortiguador activo de tirones reduce estas oscilaciones peridicas del rgimen,variando el caudal de inyeccin con el mismo periodo de oscilacin: al aumentar el nmerode revoluciones, se inyecta menos caudal; al disminuir el nmero de revoluciones, seinyecta ms caudal. El movimiento de tirones queda as fuertemente amortiguado.

    Parada del motor.El principio de trabajo de autoencendido tiene como consecuencia que el motor Disel slopueda pararse interrumpiendo la afluencia de combustible. En el caso de la regulacinelectrnica Disel, el motor se para mediante la orden de la Unidad de Control (Caudal deinyeccin cero).

    Comunicacin de las unidades de control.La comunicacin entre la unidad de control del sistema de riel comn y otras unidades de

    control, se realiza a travs del bus CAN (Controller Area Network).

    Para ello se transmite los valores tericos, estados de servicio e informaciones de estado,necesarios para el servicio y para la supervisin de averas.

    Intervencin externa del caudal.

    El caudal de inyeccin es influido por otra unidad de control (ejemplo: ABS,

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    ASR, cambio automtico). Esta unidad comunica a la unidad de control del

    Common Rail que tiene que modificar el par motor y por tanto los valores de inyeccin.

    Bloqueo electrnico de arranque.Para la proteccin antirrobo del vehculo puede impedirse un arranque del motor con laayuda de una unidad de control adicional para el bloqueo de arranque.

    El conductor puede sealizar a esta unidad de control, por ejemplo mediante un mando adistancia, que est autorizado a utilizar el vehculo. La unidad habilita entonces en launidad de control Common Rail, el caudal de inyeccin de forma que es posible el arranquedel motor y el servicio de marcha.

    Acondicionador de aire.Para conseguir una temperatura agradable en el interior del vehculo, se utiliza el aireacondicionado. Este sistema demanda una potencia del motor que puede alcanzar

    dependiendo del motor y la situacin de marcha de 1% a un 30% de la potencia del motor.El objetivo no es por lo tanto la regulacin de temperatura, sino el aprovechamiento ptimodel par motor.

    En cuanto el conductor acciona rpidamente el pedal del acelerador (deseando un par motormximo) o tambin cuando el motor est funcionando a una temperatura excesiva. El EDCdesconecta brevemente el compresor del sistema del aire acondicionado en el primer caso yen el segundo caso lo desconecta hasta que la temperatura del motor baje a valores detemperatura que no pongan en peligro el funcionamiento del motor.

    Diagnstico integrado.

    Supervisin de sensores.En la supervisin de sensores se comprueba con la ayuda del diagnstico integrado, si estosson abastecidos suficientemente y si su seal est dentro del margen admisible (ejemplo:temperatura entre -40 y 150 C).

    Las seales importantes se ejecutan por duplicado siempre que sea posible; es decir, existela posibilidad de conmutar a otra seal similar en un caso de avera.

    Mdulo de supervisin.La unidad de control dispone de un mdulo de supervisin adems del microprocesador. Launidad de control y el mdulo de supervisin se supervisan recprocamente. Al reconocerseuna avera pueden interrumpir ambos la inyeccin independientemente entre s.

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    Reconocimiento de averas.El reconocimiento de averas solo es posible dentro del margen de supervisin de unsensor. Una va de seal se considera defectuosa si una avera est presente durante untiempo definido previamente.

    La avera se almacena entonces en la memoria de averas de la unidad de control, junto conlas condiciones ambientales correspondientes, bajo las cuales ha aparecido (ejemplo:temperatura del lquido refrigerante, n de revoluciones, etc.).

    Para muchas averas es posible un "reconocimiento de rehabilitacin". Para ello debereconocerse como intacta la va de seal, durante un tiempo definido.

    Tratamiento de averas.Al infringirse el margen admisible de seal de un sensor, se conmuta a un valorpreestablecido. Este procedimiento se aplica a las siguientes seales de entrada:

    Tensin de batera. Temperatura del lquido refrigerante, del aire y del aceite.

    Presin de sobrealimentacin.

    Presin atmosfrica y caudal de aire.

    Adicionalmente, si se tienen seales anmalas del sensor del pedal acelerador y del freno,se emplea un valor sustitutivo para el sensor del pedal acelerador.

    Curvas de Funcionamiento.En el sistema "Common Rail" la generacin de presin est separada de la dosificacin yde la inyeccin de combustible, esto tiene la ventaja de poder tener una presin deinyeccin constante que no dependa del n de revoluciones.

    Tambin el grado de libertad en el momento de avance o retraso de la inyeccin es muchoms grande, lo que hace de los motores equipados con "Common Rail" unos motores muyelsticos que desarrollan todo su potencial en toda la gama de revoluciones. El sistema"Common Rail" divide la inyeccin en una "inyeccin previa", "inyeccin principal" y enalgunos casos en una "inyeccin posterior".

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    Figura 34. Desarrollo de la Presin de Inyeccin.Fuente: (PINTADO, 2007)

    INYECCIN PREVIA.En la inyeccin previa se aporta al cilindro un pequeo caudal de combustible de Disel(14 mm3), que origina un acondicionamiento previo de la cmara de combustin,

    pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustin y consiguiendo los siguientesefectos:

    La presin de compresin aumenta ligeramente mediante una reaccin previa ocombustin parcial.

    Se reduce el retardo de encendido de la inyeccin principal.

    Se reduce el aumento de la presin de combustin y las puntas de presin decombustin (combustin ms suave).

    Estos efectos reducen el ruido de combustin, el consumo de combustible y, enmuchos casos, las emisiones (figura 35).

    INYECCIN PRINCIPAL.Con la inyeccin principal se aporta la energa para el trabajo realizado por el motor.

    Asimismo es responsable de la generacin del par motor. La magnitud de la presin deinyeccin es casi constante durante todo el proceso (figura 35).

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    Figura 35. Inyeccin Previa y Principal.Fuente: (PINTADO, 2007)

    INYECCIN POSTERIOR.

    La inyeccin posterior sigue a la inyeccin principal durante el tiempo de expansin o deexpulsin, hasta 200 del cigeal despus del PMS. Esta inyeccin introduce en los gasesde escape una cantidad de combustible exactamente dosificada.

    Contrariamente a la inyeccin previa y principal, el combustible no se quema sino que seevapora por calor residual en los gases de escape/combustible es conducida en el tiempo deexpulsin, a travs de las vlvulas de escape.

    Mediante la retroalimentacin de gases de escape se conduce otra vez una parte delcombustible a la combustin y acta como una inyeccin previa muy avanzada. El

    combustible en los gases de escape sirve como medio reductor para el xido de nitrgenoen catalizadores NOx apropiados

    El sistema Common Rail tiene una rampa de aumento ms rpida que otros sistemas ymantiene constante la presin. El sistema inyector bomba tiene una mayor presin deinyeccin pero a mayores regmenes de motor.

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    Figura 36. Comparacin de Presin de Inyeccin.Fuente: (PINTADO, 2007)

    VERIFICACIONES, VALORES Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTOINSPECCIN DEL CIRCUITO DE BAJA PRESIN.Ubicar un manmetro de presin entre el filtro y la bomba de alta presin con el motor enmarcha las presiones deben estar comprendidas entre 1.5 y 3.5 bar de sobrepresin (figura37y 38).

    Figura 37. Medicin de la Presin entre el Filtro y la Bomba de Alta Presin.Fuente: (PINTADO, 2007)

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    Figura 38. Vista de la Medicin.Fuente: (PINTADO, 2007)

    Si la presin es superior la avera estar posiblemente en la vlvula de regulacin de lapresin con un tarado demasiado alto (figura 39).

    Figura 39. Vlvula de la Regulacin de la Presin con un Tarado demasiado Alto.Fuente: (PINTADO, 2007)Otro valor a medir es la presin existente en la tubera de retorno de combustible, conectarel manmetro entre la tubera de retorno de la bomba y el filtro 80 de combustible (figura40) el valor debe estar entre 0.2 y 0.9 bares, con el motor parado; y cuando ponemos enmarcha el motor el valor no debe ser superior a 1.2 bares.

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    Figura 40. Medicin de la Presin en la Caera de Retorno.

    Fuente: (PINTADO, 2007)INSPECCIN DEL CIRCUITO DE ALTA PRESIN.Debido a las altas presiones existentes en la rampa, no se puede colocar un manmetroacoplado a la entrada de esta porque sera muy riesgoso.

    Para esto se debe utilizar los lectores de unidades de control, se conecta el lector a su tomade diagnstico, en fase de arranque del motor, la presin debe ser superior a 150 bares ycon revoluciones del motor superiores a las 200, en estado de ralent la presin alcanzada

    ser de 298 bares y esta presin debe aumentar conforme a las necesidades de carga delmotor.

    INSPECCIN DE LA LNEA DE ALTA PRESIN CON EL EQUIPO DEDIAGNOSTICO.

    Arranque el vehculo e inspeccione el valor de presin en condicin de ralent.

    Conecte el Scanner y elija la presin de Combustible en datos actuales y mustrela

    en forma de grfico.

    Gire la llave de encendido a OFF/ON rpidamente, apagando el motor.

    Verifique si la disminucin de presin de combustible es lenta (figura 41).

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    Figura 41. Grfica de la Presin de Combustible Normal.Fuente: (PINTADO, 2007)

    A continuacin se muestra (figura 42) que la presin disminuye rpidamente cuando seapaga el motor, esto pudiera ser por una fuga en la vlvula de regulacin de presin.

    Figura 42. Grfica de la Presin de Combustible Anormal.

    Fuente: (PINTADO, 2007)

    INSPECCIN DEL RIEL USANDO UNA BOMBA DE VACIO.

    1. Conecte una de las tuberas de los inyectores hacia la bomba de vaci como lomuestra (figura 43). Asegrese que las otras tuberas estn conectadas.

    Figura 43. Conexin de la Bomba de Vaco.Fuente: (PINTADO, 2007)

    2. Aumente la presin de vaci a 50 mmhg y mantngala por 5 minutos (figura 44).

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    Si la presin baja a menos de 45 mmhg dentro de los 5 minutos, la vlvulareguladora de presin est mal.

    Medida normal es de 5045 mmhg.

    Figura 44. Valor de la Medicin.Fuente: (PINTADO, 2007)

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