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Bomba rotativa de inyección de émbolos radiales

Indice del curso

 

Control del sistema con EDC

Bloques del sistema
La regulación electrónica diesel EDC con la bomba rotativa de inyección de émbolos radiales (fig. 3) está dividida en tres bloques de sistema:

  1. Sensores y transmisores de valor teórico para registrar las condiciones de servicio y los valores teóricos. Estos transforman en señales eléctricas diversas magnitudes físicas.
  2. Una unidad de control del motor y una unidad de control de bomba para el procesamiento de las informaciones según determinados procesos de cálculo matemáticos (algoritmos de regulación) convirtiéndolas en señales eléctricas de salida.
  3. Elementos de ajuste (actuadores) para la transformación de las señales eléctricas de salida de las unidades de control, en magnitudes mecánicas.

Las unidades de control gobiernan los elementos actuadores con las señales eléctricas de salida, directamente a través de etapas finales de potencia, o bien retransmiten estas señales a otros sistemas.


Sensores de temperatura
Los sensores de temperatura se aplican en diversos lugares:

Los sensores presentan todos ellos una resistencia dependiente de la temperatura. La resistencia tiene un coeficiente de temperatura negativo (NTC) y forma parte de un circuito divisor de tensión que es alimentado con 5 V. La tensión decreciente a través de la resistencia, se lee a través de un convertidor analógico-digital y constituye una medida de la temperatura. En el microcontrolador de la unidad de control del motor está almacenado en memoria una curva característica, que indica la temperatura correspondiente a cada valor de tensión.


Sensor de revoluciones del cigüeñal
La posición de tos pistones en los cilindros es decisiva para el momento de inyección correcto. El numero de revoluciones indica la cantidad de vueltas del cigüeñal por minuto. Esta importante magnitud de entrada se calcula en la unidad de control del motor a partir de la señal del sensor inductivo de revoluciones del cigüeñal.

Generación de señales
Sobre el cigüeñal está aplicada una rueda transmisora ferromagnética que lleva en su contorno un diente (segmento) por cada cilindro.
El sensor de revoluciones del cigüeñal (fig. inferior) explora la sucesión de dientes de la rueda transmisora. El sensor consta de un imán permanente (1) y de un núcleo de hierro dulce (4) con un devanado de cobre (5). Al pasar alternativamente dientes y los huecos entre dichos dientes por delante del sensor, cambia el flujo magnético y se induce una tensión alterna. La amplitud de la tensión alterna crece fuertemente al aumentar el número de revoluciones. Existe una amplitud suficiente a partir de un 50 r.p.m..



Cálculo del número de revolución
Los cilindros de un motor están desfasados entre sí de tal forma que después de dos vueltas del cigüeñal (720 grados), el primer cilindro comienza otra vez un nuevo ciclo de trabajo.
Con un reparto uniforme del desfase, significa esto que:


En un motor con cuatro cilindros, la rueda transmisora tiene cuatro dientes (segmentos), es decir, el sensor de revoluciones del cigüeñal recibe 8 impulsor en dos vueltas del cigüeñal. El tiempo entre dos impulsos se designa como tiempo de segmento y el ángulo respectivo corresponde a la mitad de la separación angular entre dos inyecciones consecutivas.


Sensor del ángulo de rotación

Sobre el eje de accionamiento de la bomba de inyección está montada de forma fija una rueda transmisora con dentado fino. La rueda tiene, distribuidos uniformemente en su contorno, huecos entre dientes especialmente grandes, cuya cantidad corresponde al número de cilindros del motor. La sucesión de dientes y huecos entre dientes es explorada por un sensor de ángulo de rotación (fig. inferior). El sensor de ángulo de rotación debe generar su señal en relación con la posición angular del anillo de levas. Por este motivo, el sensor no está montado fijo como la rueda transmisora, sino que está alojado con posibilidad de desplazamiento sobre el eje de accionamiento de la bomba de inyección y gira solidario con el anillo de levas en los movimientos del variador de avance (la disposición completa se designa también como sistema de medición incremental de ángulo-tiempo IWZ).
La señal del sensor del ángulo de rotación es transmitida a la unidad de control de bomba a través de una lámina conductora flexible dentro de la bomba de inyección.

La señal DWS se emplea para las siguientes tareas:

La posición angular momentánea establece la señal de activación para la electroválvula de alta presión. Sólo con una activación de ángulo correcto queda garantizado que se produzcan tanto el momento de cierre como el de apertura de la electroválvula de alta presión, en la correspondiente carrera de leva (fig, inferior).
La velocidad de rotación actual de la bomba de inyección es la magnitud de entrada para la unidad de control de bomba. Para el caso en que esté defectuoso el sensor de revoluciones del cigüeñal, sirve también como régimen de revoluciones sustitutivo para le unidad de control del motor.
La posición real del variador de avance se determina mediante la comparación de las señales del sensor de revoluciones del cigüeñal y la posición angular del sensor de ángulo de rotación. Esta posición es necesaria para la regulación del variador de avance.

Sensor de movimiento de aguja
En sistemas con regulación del comienzo de inyección se precisa un sensor de movimiento de aguja (para más detalles, véase el apartado «Inyectores y portainyectores»). El sensor determina el momento en el que abre la aguja del inyector: este es entonces el comienzo de inyección. .La señal del sensor de movimiento de aguja es procesada por la unidad de control del motor.


Medidor de masa de aire de película caliente
Con el fin de cumplir los valores límite de gases de escape requeridos y establecidos legalmente, es necesario especialmente en el servicio dinámico del motor de combustión, un cumplimiento exacto de la relación pretendida de aire/combustible. Para ello se necesitan sensores que registren muy exactamente el flujo de masa de aire aspirado realmente. La precisión de medición del sensor de carga no debe verse influida por pulsaciones, reflujos, retroalimentación de gases de escape y un control variable del árbol de levas, ni tampoco por variaciones de la temperatura del aire aspirado.
Para este fin, en el medidor de masa de aire de película caliente, se extrae calor de un elemento sensor calentado, mediante transición térmica al flujo de masa de aire (figura inferior). El sistema de medición realizado en técnica de micromecánica permite, en combinación con un circuito híbrido, el registro del flujo de masa de aire, incluida la dirección del flujo. Se reconocen los reflujos en caso de un flujo de masa de aire con fuertes pulsaciones. El elemento de sensor micromecánico esta dispuesto en el canal de flujo del sensor insertable El sensor insertable puede estar montado en el filtro de aire o en el tubo de medición en la conducción de aire.

Según el caudal de aire máximo necesario del motor de combustión, existen distintos tamaños del tubo de medición. La variación de la tensión de señal en dependencia del flujo de masa de aire se divide en márgenes de señal para el flujo de retorno y de afluencia. Para aumentar la precisión de medición, la señal de medición se refiere a una tensión referencia entregada por el control del motor. La característica de la curva está configurada de tal forma que al realizar el diagnóstico en el taller, pueda reconocerse por ejemplo. una interrupción de cable, con ayuda del control del motor.
Para la determinación de la temperatura del aire aspirado puede estar integrado un sensor de temperatura.


Sensor del pedal acelerador
Contrariamente a las bombas de inyección rotativa o en línea, en el sistema EDC ya no se transmite a la bomba de inyección el deseo de aceleración del conductor, a través de un cable de tracción o de un varillaje, sino que se registra con un sensor del pedal acelerador y se transmite a la unidad de control del motor (designado también como «pedal acelerador electrónico»). En función de la posición del pedal acelerador se produce una tensión en el sensor del pedal acelerador, mediante un potenciómetro. En base a una curva característica programada se calcula a partir de la tensión la posición del pedal acelerador.

 


Sensor de presión de sobrealimentación

El sensor de presión de sobrealimentación está conectado neumáticamente con el tubo de admisión y determina la presión absoluta del tubo de admisión, de 0,5 hasta 3 bar. El sensor está dividido en una celda de presión con dos elementos sensores y un recinto para el circuito de evaluación. Los elementos sensores y el circuito de evaluación se encuentran sobre un substrato cerámico común. Un elemento sensor consta de una membrana de capa gruesa en forma de campana, que incluye un volumen de referencia con una presión interna determinada. Según la magnitud de la presión de sobrealimentación se desvía más o menos la membrana.
Sobre la membrana van dispuestas resistencias «piezoresistivas», cuya conductividad varía bajo tensión mecánica. Estas resistencias están conectadas en puente de forma tal que una desviación de la membrana conduce a una modificación del calibrado de puente. La tensión de puente es así una medida de la presión de sobrealimentación.


El circuito evaluador tiene la misión de amplificar la tensión de puente, compensar influencias de temperatura y linealizar la curva característica de presión. La señal de salida del circuito de evaluación es conducida a la unidad de control del motor. Con ayuda de una curva característica programada, se calcula la presión de sobrealimentación a partir de la tensión medida.

 

Electroválvula de alta presión
Para la dosificación del caudal está integrada una electroválvula de alta presión en la parte de alta presión de la bomba de inyección. Al comienzo del proceso de inyección pasa una corriente a través de la bobina del imán, y el inducido magnético es presionado, junto con la aguja de válvula, en dirección al asiento de válvula. Cuando el asiento de válvula está totalmente cerrado por la aguja de válvula, ya no puede pasar combustible. Como consecuencia aumenta rápidamente la presión de combustible en la parte de alta presión y abre finalmente el inyector activado en cada caso. Una vez alcanzado el caudal de inyección deseado se interrumpe el paso de corriente hacia el imán, con lo cual abre de nuevo la electroválvula de alta presión y desaparece la presión en la parte de alta presión. Debido al descenso de la presión de inyección vuelve a cerrar el inyector y concluye la inyección.
Para controlar con más exactitud este proceso, la unidad de control de bomba puede determinar el momento de cierre real de la electroválvula de alta presión, en base a la evolución de la corriente (fig. inferior).

 

Electroválvula del variador de avance
La unidad de control de bomba controla el émbolo del variador de avance a través de la electroválvula del variador de avance (fig. inferior), que es activada a intervalos constantemente por una corriente de mando con frecuencia constante.
La relación entre el tiempo de activación y no activación (relación de impulsos) determina aquí el caudal de paso. El caudal de paso puede variarse de tal modo que el variador de avance alcance su posición teórica.


Unidad de control del tiempo de incandescencia
Para un buen arranque en frío y una mejora de la fase de calentamiento relevante para los gases de escape, es responsable el control del tiempo de incandescencia. El tiempo de preincandescencia depende de la temperatura del líquido refrigerante. La demas fases de incandescencia al arrancar el motor o con el motor en marcha, vienen determinadas. por un gran número de parámetros, entre otros por el caudal de inyección y el régimen del motor. E! control del tiempo de incandescencia se realiza a través de un relé de potencia.


Convertidor electroneumátíco
Las válvulas o chapaletas de los actuadores de presión de sobrealimentación, de turbulencia y de retroalimentación de gases de escape, son accionadas mecánicamente con la ayuda de depresión (vacío) o sobrepresión. Para este fin, la unidad de control del motor genera una señal eléctrica que es transformada en sobrepresión o depresión por un convertidor electroneumático.

 

Actuador de la presión de sobrealimentación
Los motores de turismos con sobrealimentación por gases de escape deben alcanzar un elevado par motor incluso a bajo número de revoluciones. Por este motivo, el cuerpo de la turbina está dimensionado para un pequeño flujo de masas de gases de escape. Para que con flujos grandes de masa de gases de escape no aumente demasiado la presión de sobrealimentación, es necesario en este sector conducir a la instalación de escape una parte de los gases de escape, a través de una válvula by-pass («waste-gate») eludiendo la turbina. El actuador de presión de sobrealimentación (fig. inferior) modifica para ello la sección en la válvula bypass, en dependencia del régimen del motor, del caudal de inyección, etc. En lugar de la válvula bypass puede aplicarse también una geometría variable de la turbina (VTG). Esta modifica el ángulo de incidencia de la turbina de gases de escape e influye así sobre la presión de sobrealimentación.


Actuador de turbulencia
El control de turbulencia influye sobre el movimiento de turbulencia del aire aspirado. La turbulencia se genera casi siempre mediante canales de entrada de forma espiral. La rotación determina el entremezclado del combustible y el aire en la cámara de combustión e influye considerablemente sobre la calidad de la combustión. Por regla general se genera una turbulencia fuerte a un régimen bajo y débil a un régimen alto. La rotación puede regularse con ayuda del actuador de turbulencia (una mariposa o una corredera) en el conducto de la válvula de admisión.

 

Actuador de retroalimentación de gases de escape
En la retroalimentación de gases de escape se conduce una parte de los gases de escape al tramo de admisión. Hasta un cierto grado una cantidad creciente de gases residuales puede repercutir positivamente sobre la transformación de energía, disminuyendo así la emisión de contaminantes. En función del punto de servicio, la masa aspirada de aire/gas se compone hasta un 40% de gases de escape (gráficas inferiores).
Para la regulación en la unidad de control del motor se mide la masa real de aire fresco y se compara con un valor teórico para la masa de aire en cada punto de servicio. Con ayuda de la señal generada por la regulación abre el actuador de retroalimentación de gases de escape (una válvula), de forma que entran gases de escape en el tramo de admisión.

 

Regulación de la mariposa en el colector de admisión
La mariposa de colector de admisión tiene en el motor diesel una función totalmente distinta que en el motor de gasolina: Sirve ésta para aumentar el índice de retroalimentación de gases de escape, reduciendo la sobrepresión en el tubo de admisión. La regulación de la mariposa sólo actúa en el margen inferior de revoluciones.








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