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Sistemas de inyección Jetronic FACULTAD DE INGENIERÍA (UDELAR) INSTITUTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y PRODUCCIÓN INDUSTRIAL MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA GRUPO 6 - Manuel Barceló, Ezequiel Bravo, Jeanette Fracchia, Theo Hintz

Sistemas de inyección Jetronic

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Page 1: Sistemas de inyección Jetronic

Sistemas de inyección JetronicFACULTAD DE INGENIERÍA (UDELAR)INSTITUTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y PRODUCCIÓN INDUSTRIALMOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNAGRUPO 6 - Manuel Barceló, Ezequiel Bravo, Jeanette Fracchia, Theo Hintz

Page 2: Sistemas de inyección Jetronic

Qué es Jetronic?

Es el nombre comercial que se utiliza para los distintos sistemas de inyección electrónica en motores de automóviles a gasolina, desarrollada y comercializada por Robert Bosch GmbH desde la década del 60.

Cómo se componen?Los sistemas de inyección son constituidos básicamente por:

1. Sensores2. Actuadores3. Unidad de control electrónico (ECU)

Inyección electrónica

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Sensores Actuadores

Instalados envarios puntos del motor Envían información a la ECU

Ej: sensor de revoluciones sensor de flujo sensor de temperatura

Unidad de control (ECU)

Reciben informaciónde la ECU y actúan en el sistema de inyección, variando el volumen decombustible que el motor recibe.

Ej: Actuador de ralentí Válvulas de inyección

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Principio de funcionamiento

Cuando el vehículo arranca y los pistones del motor suben y bajan, el sensor de revolución le indica a la unidad de mando dicha revolución.

En el movimiento descendente del pistón, se produce una aspiración de aire en el múltiple de admisión, el cual pasa por el medidor de flujo o masa de aire y por la mariposa de aceleración, llegando hasta los cilindros del motor. El medidor informa a la unidad de mando el volumen de aire admitido, y ésta es la que permite que las válvulas de inyección proporcionen la cantidad de combustible ideal para el volumen de aire admitido, generando la perfecta relación fuel/aire.

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Reseña histórica

Modelos creados

1967 D-Jetronic– Sistema de inyección multipunto de tecnología analógica– Inyección de fuel intermitente– Controlado por colector de admisión

1973 K-Jetronic– Sistema de inyección multipunto, mecánico- hidráulico. – Inyección de fuel continuo

1973 L-Jetronic– Sistema de inyección multipunto, inicialmente analógico y luego digital– Inyección de fuel intermitente– Sensor de flujo de aire

1981 LH-Jetronic– Sistema de inyección multipunto– Inyección de fuel intermitente– Sensor de masa de aire

1982 KE-Jetronic– Funciones adicionales controladas electrónicamente

1987 Mono-Jetronic– Sistema de inyección monopunto.– Inyección de fuel intermitente– Cálculo del flujo de aire mediante válvula ángulo mariposa y la velocidad del motor

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Ventajas de utilizar Jetronic

❖ Menor contaminación (↓HC, ↓CO, ↓NOx)

❖ Mayor economía

❖ Mejor rendimiento del motor

❖ Arranques más rápidos

❖ Dispensa utilización del ahogador (choke)

❖ Mejor aprovechamiento del combustible

Page 7: Sistemas de inyección Jetronic

D-JetronicEl prefijo D deriva de "drucksensorgesteuert”, término en alemán que significa sensor de presión controlado.

El funcionamiento es controlado por la presión del múltiple de admisión y la velocidad de giro del motor.

La ECU (1) recibe señales del sensor de presión (3) (teniendo así información de la carga del motor), así como también de los sensores de temperatura del aire de entrada (13), sensores de temperatura del refrigerante (4), de la posición de la válvula mariposa (11) y velocidad de arranque del motor e inicio de la inyección. Luego la misma procesa estos datos y envía impulsos eléctricos a los inyectores de combustible (2). La electrobomba (7) entrega de forma continua combustible desde el depósito de gasolina, hasta los inyectores y el filtro (8) remueve contaminantes de la línea de combustible. El interruptor de tiempo térmico conmuta la válvula de arranque eléctrico (6), la cual inyecta combustible adicional durante los arranques de baja temperatura. El dispositivo auxiliar de aire (10), proporciona comburente adicional durante el calentamiento del motor. El regulador de presión (9) mantiene una presión constante en la línea. La válvula mariposa (11), envía a la ECU los estados inactivos y activos de carga del motor.

1-ECU 8-Filtro de combustible2-Inyector de combustible 9-Regulador de presión de combustible3-Sensor de presión 10-Dispositivo de aire auxiliar4-Sensor de temperatura de refrigerante 11-Válvula mariposa5-Interruptor de tiempo térmico 12-Gatillo de inyección6-Válvula de comienzo eléctrico 13-Sensor de temperatura del aire7-Electrobomba de combustible po-presión atmosférica p1-presión en la entrada del colector

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K-Jetronic

Se caracteriza por inyectar combustible atomizado de manera continua a través de las válvulas de inyección.

El combustible es enviado desde el tanque al cabezal distribuidor mediante una bomba, pasando por un acumulador y un filtro. Esta presión es mantenida por un regulador de presión dentro de este cabezal. Parte de este combustible es enviado de manera continua a las válvulas de inyección, donde es atomizado y enviado al múltiple de admisión.

Este sistema también controla el encendido en frío, el período de calentamiento y el aumento de velocidad con el auto parado.

1. Electrobomba combustible2. Acumulador de combustible3. Filtro de combustible4. Regulador de calentamiento5. Válvula de inyección

6. Electroválvula de arranque7. Distribuidor-dosificador de combustible8. Medidor de caudal de aire9. Interruptor térmico de tiempo10. Válvula de aire adicional

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Distribuidor de combustible

Todo el aire que ingresa al cilindro pasa por el sensor de flujo de aire, el cual mide el caudal de aire subiendo y bajando el plato sensor. Este plato mueve mecánicamente un émbolo de control, el cual dosifica el combustible hacia los inyectores.

Una de las funciones de la presión de control es la de empujar el émbolo hacia abajo cuando baja el plato sensor.

1- Aire de entrada2- Presión de control3- Entrada de combustible4- Combustible regulado hacia cilindros

5- Émbolo de control6- Barril con rendijas reguladoras7- Distribuidor de combustible8- Sensor de flujo de aire

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Válvulas De Presión Diferencial

El movimiento del plato sensor tiene una respuesta lineal con el flujo de aire circulante. Para asegurar un cambio lineal de flujo de combustible, se debe garantizar que la caída de presión sea constante en la rendija, independiente de la cantidad de combustible circulante.

La válvula de presión diferencial mantiene esta caída de presión constante e independiente del flujo de combustible. La diferencia de presión es de 0.1 bar, lo cual facilita un alto grado de de precisión de control

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Arranque En FríoCuando el motor esta en frío, parte del combustible aspirado es perdido debido a la condensación en las paredes del cilindro. Para compensar esta pérdida y facilitar el arranque en frío, se inyecta una mayor cantidad de combustible en el instante de encendido, aumentando brevemente la riqueza de la mezcla.

Este combustible extra debe entrar al múltiple de admisión particularmente bien atomizado. Esto lo hace mediante un inyector especial de “swirl”. El tiempo que se activa este mecanismo es controlado mediante un interruptor termo-temporal (ver figura). Este es simplemente una pieza bimetálica que dependiendo de la temperatura abre o cierra el contacto eléctrico.

Este interruptor recibe calor del motor y sus alrededores y de una resistencia eléctrica conectada. Esta última es necesaria para no exceder el tiempo que esta permanece abierta, ya que enriquecer la mezcla demasiada puede llegar a “ahogar” el motor.

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Regulación durante el calentamiento

El periodo después del arranque en frío, mientra el motor se caliente, la mezcla debe seguir siendo enriquecida, a medida que aumenta la temperatura se debe reducir este enriquecimiento.

Con el motor frío la pieza bimetálica ejerce fuerza sobre el diafragma, aumentando el combustible que circula y reduciendo así la presión arriba del émbolo de control, lo cual provoca que entre más combustible al inyector y al motor. A medida que se calienta el fenómeno opuesto ocurre, controlando la riqueza de la mezcla a distintas temperaturas.

El calentamiento eléctrico permite tener un control más fino sobre la presión de control.

La presión de control varía entre 0.5 a 3.7 bar.

a) Motor fríob) Motor caliente

1- Diafragma de válvula2- Retorno3- Presión de control (hacia el distribuidor)4- Resorte de válvula5- Resorte bimetálico6- Calentamiento eléctrico

Page 13: Sistemas de inyección Jetronic

Variación de presión de control y riqueza en función del tiempo después del arranque, parametrizado para distintas temperaturas de arranque

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Entrada De Aire Auxiliar

Para compensar la mayor fricción en el estado frío y garantizar que el motor corra bien con el auto parado, el motor debe recibir una mayor cantidad de mezcla aire-combustible durante el calentamiento y cuando esta parado.

Esto se logra con el dispositivo de entrada de aire auxiliar que bypasea la válvula del acelerador. Como la placa sensor mide todo el aire que ingresa al motor, la apertura de esta válvula provoca que entre más combustible al cilindro. Esto estabiliza el motor cuando el vehículo está parado y frío.

Una pieza bimetálica que absorbe calor del motor regula el área de pasaje por el bypass del acelerador. Hay un calentador eléctrico que permite regular el tiempo que permanece abierta, dependiendo del tipo de motor. Se ubica arriba del motor para que absorba bien el calor del mismo y no se accione cuando está caliente.

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L-Jetronic

Es un sistema de inyección controlado electrónicamente con medición del caudal de aire mediante la aleta sonda (10). La inyección de combustible es controlada electrónicamente en el tubo de admisión (5).

A través de una serie de sensores se registran todas las variaciones en el funcionamiento del motor y se procesan en la unidad de mando.

Las principales señales son el flujo de aire y la velocidad de giro del motor.

Se garantiza un nivel óptimo de emisiones de escape y bajo consumo de combustible.

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L-Jetronic. Sonda lambda.

Es un sensor (1) para medir el oxígeno en los gases de la combustión. Para instalarlo se necesita contar con una ECU en el motor.

Para adaptar la inyección a un valor de lambda unitario , se varía la presión de las cámaras inferiores (5) regulando la cantidad de combustible. Para ello, estas cámaras se desacoplan de la presión primaria a través de un restrictor fijo (7). Un restrictor adicional (3), conecta las cámaras inferiores y la línea de retorno de combustible. Si este restrictor está abierto la presión en la cámara cae, por lo tanto para regular la presión se abre y cierra la válvula.

Es usual usar como restrictor una válvula electromagnética, controlada mediante impulsos eléctricos por la sonda lambda.

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L-Jetronic. Sensor flujo de aire.

Cuenta con una aleta con un resorte la cual puede girar en torno a un eje. El momento que ejerce el aire al pasar hace girar la aleta (4) cuya posición es medida mediante un potenciómetro.

Diseñada para tener una respuesta logarítmica entre posición y caudal, lo cual lleva a una mayor sensibilidad en caudales bajos que es cuando se necesita más precisión.

Además, la aleta (1) se instala para contrarrestar fluctuaciones de presión.

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L-Jetronic

● Arranque en frío: la válvula (8) inyecta caudal adicional, comandada por el interruptor (12)

● Plena carga: el interruptor (9) corrige la mezcla aire/combustible de manera de adecuar el funcionamiento del motor.

● Ralentí: la válvula (15) lleva el aire adicional al motor que aumenta el régimen en frío

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Depender de componentes mecánicos y eléctricos se hace impreciso, debido a que las partes mecánicas pueden fallar antes que las eléctricas.

Se tenía un costo elevado de producción.

L-Jetronic. Desventajas:

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LE-Jetronic

Sistema comandado electrónicamente, eliminando la sonda lambda.

La unidad de mando recibe señales que llegan de los distintos sensores, con información simultánea del funcionamiento del motor. Comparando estas señales la unidad de mando determina el volumen de combustible óptimo.

Es un sistema analogico, por lo tanto no tiene la capacidad de memoria de averías que puedan ocurrir.

Versión simplificada y moderna del sistema tipo L, por lo que al tener menos costo resultó en una estandarización mayor.

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LH-Jetronic

El LH-Jetronic es muy similar al L-Jetronic. La diferencia está en el medidor de caudal de aire, en este caso a través del medidor de masa de aire de hilo caliente. Éste mide la masa de aire aspirada por el motor.

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Medidor de masaVentajas:

● Se requiere de un solo sensor para medir el caudal de aire.● Rapidez de respuesta del sensor del órden de los milisegundos● Opone poca resistencia al flujo de aire

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Sensor de hilo caliente

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Sensor de film térmico

● En este caso el elemento calentado eléctricamente

es una película de platino (elemento calentador).

● El voltaje a través del elemento calentador es un medida

del flujo de masa de aire. El sensor envía la información a

la ECU.

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Mono-Jetronic

● Mono-Jetronic es un sistema de inyección central de baja presión controlado electrónicamente.

● Se utiliza en motores cuatro cilindros con un únicoinyector de combustible electromagnético en elmúltiple, a diferencia del resto de los sistemas loscuales son multipunto.

● Es más sencillo y barato pero con más pérdidas de combustible, por lo que se utiliza en motores pequeños o de baja potencia.

● El elemento distintivo de este sistema de inyección es la "unidad central de inyección"

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Unidad central de inyección

El combustible fluye al inyector (5) mediante elpasaje inferior (8), mientras que el pasajesuperior (9) funciona como retorno decombustible de baja presión

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Inyector

● Los canales (3) y (2) representan el ingreso y el retorno.● Cuando el solenoide no se encuentra energizado, un resorte

asegura que la aguja (6) se encuentre en su asiento y no se

inyecta combustible.

● Al energizar, la aguja se levanta unos 0.06 mm y el

combustible puede salir por una abertura anular.

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Regulador de presión

El regulador de presión mantiene siempre una diferencia de

presiones entre el ambiente y el suministro de combustible de 100 kPa.

Cuando la fuerza resultante de la presión del combustible sobre

la superficie del diafragma excede la del resorte (4), la placa móvil se

levanta levemente. Esto permite que un poco de combustible

retorne al tanque.

La elevación de la placa varía según la cantidad de combustible

entregada y la cantidad real requerida.

Page 29: Sistemas de inyección Jetronic

Actuador de mariposa

● Ajusta la posición de la mariposa del acelerador de forma de

regular el pasaje de aire. De esta forma se puede configurar

la velocidad de ralentí.

● Consiste en un motor DC que a través de un tornillo

sin fin (2) y un engranaje helicoidal (3) acciona la mariposa de gases.

● La apertura de la mariposa depende del tiempo en que la ECU

alimente al motor eléctrico.

● El actuador cuenta con un interruptor (5).

Page 30: Sistemas de inyección Jetronic

Bibliografía

[1] Reif K. (eds) Gasoline Engine Management. Bosch Professional Automotive Information. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2015.

[2] Sistemas de inyección electrónica, Bosch

[3] https://www.bosch.com/de/stories/50-jahre-bosch-benzineinspritzung-jetronic/

[4] https://sites.google.com/site/motoresysistemasdealimentacion/sistemas-de-inyeccion-1

[5] Links de Youtube utilizados e interesantes:

➔ https://www.youtube.com/watch?v=qXDX_rAFX_c➔ https://www.youtube.com/watch?v=c6ZAwT_FiI4➔ https://www.youtube.com/watch?v=9_g6D8J8ahE➔ https://www.youtube.com/watch?v=MOTmrhoGbWU

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GRACIAS! PREGUNTAS?