Manual Control Electronico Motor Diesel Sensores Funciones Controladas Ecu

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

UNIDAD VIII

CONTROL ELECTRÓNICO DEL MOTOR DIESEL 1.

CONTROL ELECTRÓNICO DEL MOTOR DIESEL Los sistemas de mando electrónico varían ligeramente según el tipo de motor. • Control electrónico del diesel de EFI convencional • Control electrónico de la rampa común En lo que respecta al control electrónico, la función de la ECU es determinar el volumen de inyección del combustible y la sincronización de inyección del combustible a las condiciones de conducción, en función de las señales recibidas de los diversos sensores e interruptores. Además, la ECU emite señales para accionar los actuadores. Se aplica tanto a los sistemas diesel de EFI como a los sistemas de rampa común, EUI y HEUI.

Figura 1

Figura 2

97

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Diagrama del sistema de mando electrónico • 5L-E (bomba de émbolo axial)

98

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

• 1KZ-TE (bomba de émbolo axial)

99

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

• 1HD-FTE (bomba de émbolo radial)

100

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

• 1CD-FTV (rampa común)

101

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

EFI DIESEL SYSTEM AND COMMON RAIL DIESEL SYSTEM La EDU es un dispositivo de generación de alta tensión. La EDU, situada entre la ECU y un actuador, aumenta la tensión de la batería y acciona, en función de las señales que recibe de la ECU, la SPV de acción directa en el diesel de EFI convencional o el inyector del sistema de rampa común. La EDU genera alta tensión en cualquiera de los casos cuando la válvula está cerrada. En algunos motores la EDU se encuentra en el interior de la ECU

Figura 3

La SPV de acción directa se utiliza en una bomba de alta presión de émbolo radial. Una bobina de gran capacidad permite a la SPV responder rápidamente cuando la presión del combustible es alta. Por lo tanto, para suministrar corriente a la bobina se requiere una tensión alta.

Figura 4

Figura 5

102

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

ECU → (Señal) → Circuito de control de la EDU Circuito de control de la EDU → (Señal) → Circuito de generación de alta tensión (amplificación) Circuito de generación de alta tensión → (Alta tensión) → SPV → EDU → Masa SPV → (Señal de verificación) → ECU Posición de montaje de los sensores a) Motor 1KZ-TE

Figura 6

      

Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor

de de de de de de de

régimen del motor temperatura del combustible temperatura del aire de admisión posición de la mariposa temperatura del agua turbocompresión posición del cigüeñal

b) Motor 1HD-FTE/15B-FTB        Figura 7

103

Sensor de régimen del motor Sensor de temperatura del combustible Sensor de posición del pedal del acelerador Sensor de temperatura del aire de admisión Sensor de temperatura del agua Sensor de turbocompresión Sensor de posición del cigüeñal

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

c) Motor 1CD-FTV

Figura 8

        

Sensor de temperatura del combustible Sensor de presión del combustible Sensor de temperatura del aire de admisión/caudalímetro de aire (en depurador de aire) Sensor de posición del pedal del acelerador Sensor de temperatura del aire de admisión (en colector de admisión) Sensor de posición del árbol de levas Sensor de temperatura del agua Sensor de turbocompresión Sensor de posición del cigüeñal

d) Motor 1ND-TV        Figura 9

104

Regulador de presión del combustible Sensor de presión del combustible Sensor de temperatura del aire de admisión/caudalímetro de aire Sensor de posición del pedal del acelerador Sensor de posición del árbol de levas Sensor de temperatura del agua Sensor de posición del cigüeñal

TECSUP – PFR

2.

Electrónica del Vehículo

TIPOS DE SENSORES Sensor del Acelerador Hay dos tipos de sensores del acelerador. Uno es el sensor de posición del pedal del acelerador, que forma un conjunto con el pedal del acelerador. Este sensor, que es un tipo de elemento Hall, detecta el ángulo de apertura del acelerador. La tensión correspondiente al ángulo de apertura del acelerador puede detectarse en el terminal de salida. El otro sensor es el de posición de la mariposa de gases, que se monta en el venturi y es un tipo que utiliza un resistor variable.

Figura 10

Figura 11

105

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Sensor de régimen del motor El sensor de régimen del motor está encajado en la bomba de inyección. Está formado por un rotor presionado sobre un eje propulsor, y un sensor. Las señales eléctricas se generan en el sensor (bobina) en función de la rotación del rotor.

Figura 12

Ésta es la relación entre la rotación del rotor y la forma de onda generada. La ECU cuenta el número de impulsos para detectar el régimen del motor. El rotor gira media revolución por cada revolución del motor. La ECU detecta el ángulo de referencia de la parte dentada que falta, situada en la circunferencia del rotor

Figura 13

106

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Sensor de posición del cigüeñal El sensor de posición del cigüeñal se monta sobre el bloque del motor. Detecta la posición de referencia del ángulo del cigüeñal en forma de una señal TDC. El sensor de posición del cigüeñal de rampa común emite señales de régimen del motor (NE). Detecta el ángulo del cigüeñal en función de estas señales NE.

Figura 14

Se genera un impulso cuando la protuberancia del cigüeñal fricciona cerca del sensor a causa de la revolución del cigüeñal. Se genera un impulso por cada revolución del cigüeñal, que se detecta en forma de señal de posición de referencia del ángulo del cigüeñal.

Figura 15

107

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Sensor de posición del árbol de levas En algunos motores se utiliza un sensor de posición del árbol de levas en lugar de detectase una posición de referencia del ángulo del cigüeñal en forma de una señal G. También se utiliza un sensor de posición del árbol de levas de tipo de elemento Hall. El activador del piñón de distribución detecta la posición del árbol de levas y envía una señal por cada dos revoluciones del cigüeñal.

Figura 16

Figura 17

108

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Sensor de turbocompresión El sensor de turbocompresión se conecta al colector de admisión mediante una manguera de aire y una VSV, y detecta la presión del colector de admisión (volumen del aire de admisión).

Figura 18

Sensor de temperatura Hay tres tipos de sensores de temperatura que se utilizan para controlar el diesel de EFI: El sensor de temperatura del agua está montado en el bloque del motor y detecta la temperatura del refrigerante del motor. El sensor de temperatura del aire de admisión está montado en el tubo de admisión del motor y detecta la temperatura del aire de admisión. El sensor de temperatura del combustible está montado en la bomba y detecta la temperatura del combustible. Cada tipo de sensor de temperatura tiene un termistor integrado cuya resistencia varía en función de la temperatura. En el diagrama se indican las características.

Figura 19

109

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Sensor de presión del combustible El sensor de presión del combustible que se utiliza en el diesel de rampa común detecta la presión del combustible en la rampa común. Basándose en las señales del sensor de presión del combustible, la ECU controla la SCV (válvula de control de la aspiración) para generar la presión del combustible adecuada a las condiciones de conducción.

Figura 20

Caudalímetro de aire En el sistema EFI diesel de rampa común se ha adoptado un caudalímetro de aire de hilo caliente para detectar el volumen del aire de admisión.

Figura 21

110

TECSUP – PFR

3.

Electrónica del Vehículo

FUNCIONES CONTROLADAS POR LA ECU

111

Electrónica del Vehículo

3.1.

TECSUP – PFR

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DE INYECCIÓN La ECU ejecuta estas tres funciones para determinar el volumen de inyección: 3.1.1. Cálculo del volumen de inyección básico. El cálculo del volumen de inyección básico se efectúa sobre la base de las señales del régimen del motor y el esfuerzo aplicado al pedal del acelerador.

Figura 22

3.1.2. Cálculo del volumen de inyección máximo El cálculo del volumen de inyección máximo se efectúa sobre la base de las señales del sensor del régimen del motor (sensor NE), el de temperatura del agua, el de temperatura del aire de admisión, el de temperatura del combustible y el de turbocompresión. En los sistemas de rampa común, también se utilizan las señales del sensor de presión del combustible.

Figura 23

112

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

3.1.2.1.

Corrección de la presión del aire de admisión El volumen de inyección se corrige de acuerdo con la presión del aire de admisión (volumen).

3.1.2.2.

Corrección de la temperatura del aire de admisión La densidad del aire de admisión (volumen de aire) varía de acuerdo con la temperatura del aire de admisión. (Temperatura del aire de admisión baja → Corrección del aumento de volumen de inyección).

Figura 24

3.1.2.3.

Corrección de la temperatura del combustible Temperatura del combustible alta → Corrección del aumento de volumen de inyección

3.1.2.4.

Corrección del motor frío Temperatura del agua baja → Corrección del aumento de volumen de inyección

3.1.2.5.

Corrección de la presión del combustible En un motor diesel de rampa común, los cambios en la presión del combustible en la rampa común se detectan en función de las señales del sensor de presión del combustible. Si la presión del combustible es inferior a la presión ideal, aumenta el tiempo de apertura de las boquillas del inyector.

113

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

La ECU compara el volumen de inyección básico y el volumen de inyección máximo calculados y establece como volumen de inyección el valor inferior de ambos. Velocidad de conducción constante con el acelerador al 60% Aceleración repentina con el acelerador al 100%

Figura 25

3.1.3. Comparación del volumen de inyección básico y el volumen de inyección máximo Se corrigen las diferencias en el volumen de inyección real del diesel de EFI convencional surgidas por las diferencias mecánicas existentes de una bomba a otra.

Figura 26

114

TECSUP – PFR

3.2.

Electrónica del Vehículo

DETERMINACIÓN DE LA SINCRONIZACIÓN DE INYECCIÓN La ECU ejecuta estas funciones para determinar la sincronización de inyección, pero existe una variación el Diesel de EFI convencional y Diesel EFI de rampa común: Diesel de EFI convencional 1. Determinación de la sincronización de inyección ideal. 2. Detección de la sincronización de inyección real. 3. Comparación de la sincronización de inyección ideal y la sincronización de inyección real. Diesel de EFI de rampa común 4. Comparación de la sincronización de inyección ideal y la sincronización de inyección real 3.2.1. Determinación de la sincronización de inyección ideal La sincronización de inyección ideal se determina calculando la sincronización de inyección básica en el régimen del motor y el ángulo de apertura del pedal del acelerador y sumando un valor de corrección basado en la temperatura del agua, la presión del aire de admisión y la temperatura del aire de admisión.

Figura 27

115

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 28

3.2.2. Detección de la sincronización de inyección real Para detectar la sincronización de inyección real se realiza un cálculo basado en las señales del régimen del motor y de posición del cigüeñal. De igual forma que en el control del volumen de inyección, las diferencias que surgen durante el control de sincronización de la inyección de una bomba a otra se corrigen mediante un resistor de corrección o una ROM de corrección.

Figura 29

3.2.3. Detección de sincronización de la inyección en el Sistema Diesel EFI convencional La placa de leva y el rotor (que genera la señal NE del sensor del régimen del motor) giran al unísono. Por lo tanto, la ECU es capaz de detectar la sincronización cuando se mueve el émbolo y se produce una inyección real, gracias a la posición de la señal NE.

116

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 30

Para solucionar la diferencia de fase entre la sincronización de inyección real y la señal NE, provocada por las diferencias individuales de las bombas, se utiliza un resistor de corrección, que la corrige y la reconoce como la posición estándar. Se compara la señal NE y la señal TDC del sensor del ángulo del cigüeñal y se calcula como valor real la sincronización de inyección con respecto al ángulo del cigüeñal del motor.

Figura 31

117

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

3.2.4. Diesel de EFI Convencional. Comparación de la sincronización de inyección ideal y la sincronización de inyección real La ECU compara la sincronización de inyección ideal y la sincronización de inyección real y envía señales de avance y retardo de sincronización a la válvula de mando de la sincronización para que ambas coincidan.

Figura 32

Figura 33 Detección de sincronización de la inyección en el Sistema Diesel Rampa Común

118

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

3.2.5. Diesel de EFI de rampa común. Comparación de la sincronización de inyección ideal y la sincronización de inyección real De igual forma que en el motor diesel de EFI convencional, la sincronización de inyección básica del diesel de EFI de rampa común se determina por el régimen del motor y el ángulo de apertura del pedal del acelerador, a lo que se suma un valor de corrección basado en la temperatura del agua y en la presión del aire de admisión (volumen). La ECU envía señales de inyección a la EDU y avanza o retarda la sincronización para ajustar la sincronización de inicio de la inyección.

Figura 34

3.3.

CONTROL DEL ARRANQUE

VOLUMEN

DE

INYECCIÓN

DURANTE

EL

Determinar el volumen de inyección de arranque, es ajustar el volumen de inyección básico con respecto a las señales de encendido (ON) del motor de arranque y las del sensor de temperatura del refrigerante. Cuando el motor está frío, desciende la temperatura del refrigerante y aumenta el volumen de inyección.

119

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 35

La sincronización de la inyección de arranque se corrige en función de las señales del motor de arranque, la temperatura del agua y el régimen del motor. Cuando la temperatura del agua es baja y el régimen del motor es alto, se avanza la sincronización de inyección.

Figura 36

3.4.

INYECCIÓN DIVIDIDA Una bomba de émbolo radial ejecuta una inyección dividida (inyección en dos tiempos) cuando se arranca el motor con una temperatura extremadamente baja (inferior a -10 grados), para mejorar el arranque y reducir la generación de humo blanco y negro.

Figura 37

120

TECSUP – PFR

3.5.

Electrónica del Vehículo

INYECCIÓN PILOTO El diesel de EFI de rampa común utiliza una inyección piloto. En el sistema de inyección piloto, se inyecta una primera cantidad pequeña de combustible antes de la inyección principal. Cuando se inicia la inyección principal, el combustible que se ha inyectado por adelantado ya está encendido, lo que permite un encendido suave del combustible de la inyección principal.

Figura 38

3.6.

CONTROL DEL RÉGIMEN DE RALENTÍ Basándose en las señales de los sensores, la ECU calcula el régimen adecuado según las condiciones de conducción. Seguidamente, la ECU compara el valor ideal con la señal (del régimen del motor) emitida por el sensor de régimen del motor y controla los actuadores (SPV/inyector) para regular el volumen de inyección y corregir el régimen de ralentí.

121

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 39

La ECU controla el aumento del ralentí (para mejorar el calentamiento del motor) durante el ralentí acelerado con el motor frío o durante el encendido del acondicionador de aire o la calefacción. Además, para evitar las fluctuaciones del régimen de ralentí provocadas por la reducción de la carga del motor que se produce cuando se apaga el interruptor del acondicionador de aire, el volumen se corrige automáticamente antes de que el régimen del motor fluctúe. 3.7.

CONTROL DE REDUCCIÓN DE VIBRACIONES EN RALENTÍ Este control detecta las fluctuaciones en el régimen del motor en ralentí provocadas por las diferencias en la bomba de inyección o las boquillas, y corrige el volumen de inyección de cada cilindro. Como consecuencia, se reducen el ruido y las vibraciones en ralentí.

Figura 40

3.8.

DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN DEL COMBUSTIBLE DE LA RAMPA COMÚN La presión del combustible correspondiente a las condiciones de funcionamiento del motor se calcula en función del volumen de inyección real basado en las señales de los sensores y en el régimen del motor. La ECU envía señales a la SCV para ajustar la presión del combustible que genera la bomba de suministro.

122

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 41

Figura 42

4.

CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE LA BOMBA DE SUMINISTRO El combustible extraído de la bomba de alimentación situada en el interior de la bomba de suministro se presuriza hasta alcanzar la presión necesaria. El émbolo de la bomba genera la presión de inyección necesaria. En función del régimen del motor y las condiciones de carga la presión varía de 20 MPa en ralentí a 135 MPa en condiciones de carga elevada y régimen del motor alto. (En el diesel de EFI convencional, la presión se sitúa entre 10 y 80 MPa.) La ECU indica a la SCV (válvula de control de la aspiración) que ajuste la presión del combustible, regulando de este modo el volumen del combustible que entra en la bomba de suministro. La ECU detecta en todo momento la presión del combustible en la rampa común mediante el sensor de presión del combustible y lleva a cabo un control de retroalimentación.

123

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 43

Figura 44

4.1.

ESTRUCTURA INTERNA DE LA BOMBA DE SUMINISTRO 1. Válvula del regulador 2. Bomba de alimentación 3. SCV (válvula de control de la aspiración) 4. Válvula de retención 5. Émbolo 6. Leva interior 7. Válvula de descarga

124

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 45

Figura 46

4.2.

Figura 47

FLUJO DE COMBUSTIBLE DE LA BOMBA DE SUMINISTRO El combustible de la bomba de suministro fluye en el siguiente orden: • • • • •

Bomba de alimentación SCV (válvula de control de la aspiración) Válvula de retención Émbolo Válvula de descarga

Hay dos sistemas de conductos de combustible en la bomba de suministro. En el flujo de combustible de la bomba de suministro que se utiliza en el motor 2KD-FTV, el émbolo B aspira el combustible mientras el émbolo A lo bombea, tal y como se ilustra a la izquierda. Por lo tanto, los émbolos A y B envían el combustible a la rampa común alternando la aspiración y bombeo del combustible.

125

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 48

Figura 49

La bomba de suministro que se utiliza en el motor 1ND-TV tiene tres émbolos, tal y como se ilustra a la izquierda, y envía el combustible a la rampa común aspirándolo y bombeándolo alternativamente. Este proceso es básicamente idéntico al del motor 2KD-FTV excepto en que el motor 1ND-TV utiliza tres émbolos. El motor 1ND-TV también controla el volumen de combustible aspirado al interior del émbolo con la válvula MPROP (válvula proporcional magnética), que tiene la misma función que la SCV (válvula de control de la aspiración).

126

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 50

4.3.

GENERACIÓN DE PRESIÓN DEL COMBUSTIBLE EN LA BOMBA DE SUMINISTRO Los dos juegos de émbolos opuestos se accionan mediante la leva interior, a través de los rodillos. La leva interior se acciona mediante el motor, a través de la correa de distribución. La parte interna de la leva interior, que es elíptica, entra en contacto con el rodillo. El giro de la leva interior provoca el movimiento recíproco del émbolo, y la succión y el bombeo de combustible resultante generan presión. La rotación de la leva excéntrica provoca la rotación de la leva de anillos con un eje desviado. La leva de anillos gira y empuja uno de los dos émbolos hacia arriba mientras tira del otro hacia arriba, o viceversa en el sentido hacia abajo. En la bomba de suministro, se empuja el émbolo B hacia abajo para comprimir el combustible y enviarlo a la rampa común mientras se tira del émbolo A hacia abajo para aspirar el combustible. A la inversa, cuando se empuja el émbolo A hacia arriba para comprimir el combustible y enviarlo a la rampa común, se tira del émbolo B hacia arriba para aspirar el combustible. Regulación de la presión del combustible por la bomba de suministro 1. 2. 3. 4. 5.

SCV Check valve Plunger Inner cam Delivery valve

El combustible alimentado por la bomba de alimentación pasa a través de la SCV y la válvula de retención hacia el émbolo, donde se presuriza, y se bombea a la rampa común a través de la válvula de descarga.

127

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 51

4.4.

Figura 52

CONTROL SCV DE LA BOMBA DE SUMINISTRO La SCV funciona bajo el control del factor de marcha de la ECU. Esto también afecta al control actual, pues se limita la cantidad de corriente eléctrica que fluye mientras permanece encendido (posición ON), lo que evita posibles daños en la bobina de la SCV El combustible suministrado por la bomba de alimentación pasa a través de la SCV (o MPROP) y la válvula de retención. A continuación, el émbolo lo comprime y se bombea a través de la válvula de retención y la válvula de descarga a la rampa común. Para regular la generación de la presión del combustible, el volumen de combustible que entra en la bomba de suministro se regula variando el tiempo de apertura/cierre de la SCV o MPROP.

Figura 53

Figura 54

128

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 55

5.

ESTRUCTURA DE LA RAMPA COMÚN La rampa común almacena el combustible de alta presión que genera la bomba de suministro y lo distribuye a través de los tubos de inyección a los inyectores de los cilindros. Dado que la presión del combustible es extremadamente alta, deben tomarse las precauciones adecuadas. Sensor de presión del combustible Detecta la presión en el conducto y la retroalimenta a la ECU. Limitador de presión Si hay un fallo en el sistema y, como consecuencia, la presión de la rampa común aumenta hasta niveles anormales, se abre esta válvula para liberar la presión. Vuelve al depósito de combustible.

Figura 56

Figura 57

129

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Funcionamiento del limitador de presión El limitador de presión se acciona mecánicamente para liberar la presión en caso de que la presión de la rampa común alcance niveles anormales. • Limitador de presión inactivo • Limitador de presión activo

Figura 8.58

Funcionamiento de la válvula de descarga de la presión/regulador de presión Cuando la presión del combustible de la rampa común es superior a la presión de inyección ideal, la válvula de descarga de la presión recibe una señal de la ECU del motor para abrir la válvula y enviar el combustible de regreso al depósito, con el fin de que pueda recuperarse el valor ideal de presión del combustible.

Figura 59

Figura 60

130

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

El regulador de presión del combustible recibe la señal de la ECU del motor y ajusta la presión del combustible en el interior de la rampa común.

Figura 61

Descripción general del inyector Para accionar el inyector, la EDU amplifica las señales de la ECU. La tensión alta se usa especialmente para abrir las boquillas cuando la válvula está abierta. Para controlar el volumen de inyección y la sincronización hay que ajustar los tiempos de apertura y cierre de los inyectores, de igual forma que en el sistema EFI de un motor de gasolina. • Control del volumen de inyección • Control de la sincronización de inyección

Figura 62

131

Electrónica del Vehículo

6.

TECSUP – PFR

INYECTOR UNITARIO CONTROLADO ELECTRÓNICAMENTE Y ACTIVADO MECÁNICAMENTE (EUI) El Sistema de Combustible EUI es de control electrónico. La bomba de inyección, las tuberías de combustible y los inyectores usados en los motores mecánicos se reemplazaron por un inyector unitario electrónico en cada cilindro. Un solenoide en cada inyector controla la cantidad de combustible que suministra el inyector. Un Módulo de Control Electrónico (ECM) envía una señal a cada solenoide del inyector, que controla la cantidad de combustible inyectado en cada cilindro. Los componentes principales del sistema EUI incluyen el ECM, los inyectores EUI, el mazo de cables, los sensores y los interruptores. El sistema de combustible EUI también incluye un sistema de suministro de combustible de presión baja, controlado mecánicamente, que envía combustible a los inyectores. El sistema de combustible de presión baja consta del tanque de combustible, la bomba de transferencia de combustible, filtros de combustible primario y secundario y un regulador de presión de combustible.

Figura 63

El cerebro del motor electrónico es el ECM. El ECM funciona como regulador y computadora del sistema de combustible. El ECM recibe todas las señales provenientes de los sensores y activa los solenoides del inyector para controlar la sincronización y la velocidad del motor. El ECM tiene tres funciones básicas: - Suministra energía a componentes, sensores e inyectores - Controla las entradas de los sensores y de los interruptores - Controla la velocidad y la potencia del motor La batería de 24 voltios del motor suministra la energía al ECM y al sistema.

132

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Los principales componentes de este circuito son: -

Batería Interruptor de la llave de arranque Relé principal de energía Disyuntor de 15 amperios Perno a tierra Conector del ECM Conector de interfaz de la máquina

Figura 64

Los componentes de entrada que se pueden encontrar en otros motores EUI son: -

Sensor de temperatura de combustible del motor Sensor de temperatura del aire ambiente Sensor del nivel de refrigerante del motor Interruptor de flujo del refrigerante del motor

Figura 65

133

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

En el ECM se usa el sensor de posición del acelerador como entrada clave para determinar la velocidad deseada del motor. Otros componentes de entrada y salida pueden estar conectados al mazo de cables del motor, dependiendo de la aplicación del motor EUI.

Figura 66

El Sensor de Posición del Acelerador se encuentra en el pedal del acelerador y se usa para indicar la velocidad deseada del motor desde el operador hasta el ECM, en forma electrónica. El sensor recibe 8 voltios desde el suministro de energía del sensor digital en el ECM. La salida del sensor de posición del acelerador es una señal de Modulación de Duración de Impulsos (PWM) de frecuencia constante para el ECM.

Figura 67

134

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 68

Los sensores de velocidad/sincronización del motor son sensores magnéticos que suministran una frecuencia directamente proporcional a la velocidad del motor. Los sensores de velocidad/sincronización producen una salida del ciclo de trabajo, que indica la posición del cigüeñal al ECM. Los sensores de velocidad/sincronización están detrás de la cubierta de los engranajes de sincronización. En la figura 69 se muestra en la parte superior el de velocidad alta y en la parte inferior el de velocidad baja. Los sensores de velocidad/sincronización cumplen tres funciones básicas en el sistema: - Detectar la velocidad del motor - Detectar la sincronización del motor - Identificar del número del cilindro del centro muerto superior Los sensores de velocidad/sincronización se instalan en la parte de atrás de la caja delantera, por debajo de la rueda de engranajes de sincronización, de acuerdo con los procedimientos del Manual de Servicio.

135

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 69

Este tipo de sensor (pasivo), a diferencia de otros sensores de velocidad/sincronización, tiene un espacio libre. El sensor no está en contacto directo con la rueda de sincronización y funciona con un espacio libre especificado. Adicionalmente, estos sensores no requieren suministro de energía. Si ocurre una falla en un sensor de velocidad alta, el sensor de velocidad del cigüeñal proveerá protección automática. Se notará un cambio momentáneo del sonido del motor cuando ocurre el intercambio. Una falla posterior del sensor de velocidad del cigüeñal ocasionará una parada del motor. Si se corrige la falla en el sensor de velocidad alta, el ECM continuará usando el sensor de velocidad del cigüeñal hasta que se restaure después de la parada del motor. Si se reemplaza el ECM o se realizó trabajo en el tren de impulsión del motor, los sensores de velocidad/sincronización requerirán calibración. La calibración del sensor de velocidad/sincronización mejora la exactitud de inyección de combustible y corrigen cualquier tolerancia leve entre el cigüeñal, los engranajes de sincronización y las instalaciones del sensor de velocidad/sincronización. El sensor de presión de la salida del turbocompresor o el de refuerzo es un sensor analógico de tres cables, que mide la presión absoluta corriente abajo del posenfriador. El ECM suministra 5 voltios al sensor de refuerzo. La presión de refuerzo (manómetro) se puede leer con las herramientas de servicio. Esta medición se calcula usando la presión atmosférica y los sensores de presión de salida del turbocompresor. Una falla de este sensor hará que el ECM reduzca la energía hasta 60% cuando el ECM falle hasta una condición de refuerzo cero. La función principal del sensor es activar el Control de relación de Combustible, lo que reduce el humo, las emisiones, y mantiene la respuesta del motor durante la aceleración. El sistema utiliza la presión de refuerzo, la presión atmosférica y la velocidad del motor para controlar la relación de combustible.

136

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 70

El suministro de combustible al motor se limita, de acuerdo con una tabla de la presión de salida (refuerzo) del turbo, en el manómetro y la velocidad del motor. El sensor de temperatura del aire de admisión es un sensor analógico de dos cables que usa el ECM para evitar el daño del motor por temperaturas de entrada excesivas. La temperatura alta en el aire de entrada implica temperaturas altas de en los componentes de escape (como turbocompresores y válvula de escape). El sensor de presión atmosférica está instalado en el bloque y tiene descarga a la atmósfera en el motor. El ECM suministra 5 voltios al sensor analógico de tres cables. El sensor de presión atmosférica mide la presión atmosférica, para suministrar una referencia de altura en la compensación automática de la altura. Todos los sensores de presión del sistema miden la presión absoluta y, por lo tanto, requieren que el sensor atmosférico calcule la presión del manómetro. Los sensores se usan individualmente (presión absoluta) en el caso de la presión atmosférica y, como un par, para calcular las presiones del aceite y del reforzador (presiones del manómetro). Todas las salidas del sensor de presión se emparejan con la salida del sensor de presión atmosférica durante la calibración.

137

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 71

El sensor de Presión Atmosférica cumple cuatro funciones principales: 1. 2. 3. 4.

Compensación automática de la altura (disminución máxima de 24%) Compensación automática del filtro (disminución máxima de 20%), si existe Parte del cálculo de presión para las lecturas de presión del manómetro Sensor de referencia para la calibración del sensor de presión.

El sensor de presión del aceite del motor está por encima del enfriador de aceite en algunos motores. El sensor de presión del aceite es analógico de tres cables, que envía una señal al ECM para indicar la presión de aceite del motor. El ECM suministra cinco voltios al sensor analógico de tres cables. Si la presión del motor está fuera de la especificación, el ECM envía una señal al sistema de control del vehículo para advertir al operador, y el ECM también puede disminuir la potencia del motor. El sensor de temperatura del refrigerante del motor está en la parte delantera del motor, debajo de la caja del termostato. El sensor de temperatura del refrigerante mide la temperatura del refrigerante del motor y la convierte en un valor de resistencia que el ECM puede leer. El sensor de temperatura del refrigerante ayuda a que el ECM determine la sincronización apropiada de inyección. Si la temperatura del refrigerante disminuye por debajo de cierto punto, el ECM acciona "la Estrategia de Modalidad Fría" y retarda la sincronización de inyección para aumentar el rendimiento del motor en clima frío.

138

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 72

Figura 73

El sensor de temperatura de refrigerante también protege el motor al enviar una señal al ECM si la temperatura del refrigerante es demasiado alta. El ECM envía una señal al sistema monitor del vehículo para advertir al operador, y el ECM también puede disminuir la potencia del motor.

Figura 74

139

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

El inyector EUI se controla en forma electrónica y se acciona en forma mecánica. La señal del ECM controla la apertura y el cierre de la válvula del solenoide. La válvula del solenoide controla el flujo de combustible de presión alta al cilindro. Este sistema hace que el ECM controle el volumen y la sincronización de inyección de combustible. Si se reemplaza un inyector, se mueve a otra posición del motor o se intercambian dos inyectores, entonces, los códigos del inyector deben reprogramarse. El no ingresar los códigos en un ECM nuevo puede producir sincronización y suministro de combustible desiguales entre los cilindros.

Figura 75

A medida que el émbolo desciende, no se genera presión sino hasta que el solenoide se active y se cierre la válvula de contrapunta. El inyector está, ahora, activado. La varilla levanta válvulas y el balancín fuerzan el émbolo hacia abajo. Se acumula presión de retroceso contra la válvula de retención de la boquilla y aumenta la presión en el aceite debajo del émbolo. La varilla levanta válvulas y el balancín todavía fuerzan el émbolo hacia abajo, lo cual acumula más presión en el combustible debajo del émbolo y abre la válvula de retención de la boquilla para inyectar el combustible en la cámara de combustión. La inyección de combustible se termina cuando se interrumpe el paso de corriente del solenoide y se libera presión.

140

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 76

Esta ilustración muestra cómo se incrementa la corriente, inicialmente, para tirar la bobina de inyección y cerrar la válvula del botador. Entonces, cortando rápidamente (mediante pulsos) los 105 voltios entre encendido y apagado, se mantiene el flujo de corriente. El final de la inyección ocurre cuando el suministro de corriente se corta; por lo tanto, la presión del combustible disminuye rápidamente en el inyector LÓGICA DEL CONTROL DE SINCRONIZACIÓN EUI Este diagrama muestra la lógica de control de sincronización dentro del ECM. El control de sincronización recibe las señales de entrada de la velocidad del motor y de la cantidad de combustible (que se relaciona con la carga). La señal de la temperatura del refrigerante determina en qué momento se debe activar la modalidad en frío. Estas señales combinadas de entrada determinan el comienzo de la inyección de combustible. El control de sincronización suministra la sincronización óptima en todas las condiciones.

Figura 77

Los beneficios de un control de sincronización "inteligente" son: - Reducción en partículas y menores emisiones - Consumo de combustible mejorado pero se mantiene el rendimiento 141

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

- Más larga vida útil del motor - Mejor arranque en frío CONTROL DE LA CANTIDAD DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE EUI Para controlar la cantidad de inyección de combustible se usan cuatro señales de entrada: 1. 2. 3. 4.

Señal de velocidad/sincronización Posición del acelerador Reforzador (sensores de salida del turbo y de presión atmosférica) Temperatura del refrigerante

La parte electrónica del regulador del ECM recibe estas señales. El regulador envía, entonces, la señal de combustible deseada a los controles de activación de la inyección de combustible. La lógica de control de la cantidad de combustible también recibe entradas de los mapas de control de la relación de combustible y los mapas de par desde el ECM. Dos variables determinan la cantidad de inyección de combustible y la sincronización: - El comienzo de la inyección determina la sincronización del motor - La duración de la inyección determina la cantidad de combustible que se va a inyectar. Así como los motores controlados mecánicamente tenían límites mecánicos para determinar el suministro máximo de combustible durante la carga plena, el par pleno y la aceleración, el sistema EUI también tiene límites electrónicos para proteger el motor. Estos límites son:  Potencia máxima  Límite de par (determina las características de elevación del par)  Control de la relación de combustible (limita el combustible hasta que se disponga de refuerzo suficiente)  Límite de modalidad fría (regula el combustible, controla el humo blanco cuando el motor está frío)  Límite en el arranque (regula la inyección de combustible durante del arranque) Una demora de aceleración durante el arranque mantiene el motor en VELOCIDAD BAJA EN VACÍO durante dos segundos o hasta que el combustible alcance una presión de 140 kPa (20 lb/pulg2).

142

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 78

SISTEMA DE SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE A PRESIÓN BAJA Se extrae combustible del tanque a través del filtro primario mediante una bomba de transferencia de engranajes. El aceite fluye a través del filtro de combustible secundario y se dirige a través de la cámara de combustible de la caja del ECM para propósitos de refrigeración. El combustible entra en la cámara de suministro, ubicada en la cabeza del cilindro, a presión baja. Cualquier exceso de combustible no inyectado deja la cabeza del cilindro. El combustible pasa a través de la válvula reguladora de presión, que limita la presión del sistema. En sistemas de modelos anteriores, la presión de combustible se limita a un máximo de 415 kPa (60 lb/pulg2) y la presión de combustible mínima es de 310 kPa (45 lb/pulg2). En sistemas recientes, la presión de combustible se limita a un máximo de 860 kPa (125 lb/pulg2) y la presión de combustible mínima es de 415 kPa (60 lb/pulg2). De la válvula reguladora de presión, el exceso de flujo regresa al tanque. La relación de combustible entre el de la combustión y el de retorno al tanque es de aproximadamente 1:3 (es decir, cuatro veces el volumen requerido para la combustión se suministra al sistema para la combustión y el enfriamiento del inyector). En la base del filtro (mostrado arriba en la figura) se instala un sensor de temperatura de combustible para compensar las pérdidas de potencia causadas al variar las temperaturas de combustible. La bomba de transferencia de combustible (flecha) extrae combustible del tanque a través del filtro primario y lo envía a los inyectores. La bomba de transferencia de combustible tiene una válvula de alivio para proteger los componentes del sistema de combustible de la presión excesiva. La válvula de alivio tiene una graduación mayor que el regulador de presión del combustible. El tren de engranajes delantero impulsa la bomba de transferencia de combustible.

143

Electrónica del Vehículo

7.

TECSUP – PFR

INYECTOR UNITARIO CONTROLADO ELECTRÓNICAMENTE Y ACTIVADO HIDRÁULICAMENTE (HEUI) El sistema de combustible HEUI es un sistema de combustible controlado electrónicamente. La bomba de inyección, las tuberías de combustible y los inyectores usados en los motores mecánicos se han reemplazado por un inyector unitario electrónico hidráulico en cada cilindro. Los componentes electrónicos del sistema de combustible HEUI son muy similares a los usados en el sistema de combustible EUI. Sin embargo, en el sistema HEUI, los inyectores no se accionan mediante un árbol de levas. Una bomba hidráulica de presión alta, que recibe aceite de la bomba de lubricación del motor, suministra aceite a un accionador hidráulico en cada inyector. Los inyectores reciben señales electrónicamente (lo mismo que en los sistemas EUI) para permitir que el aceite hidráulico de presión baja mueva el émbolo del inyector de combustible. Los principales componentes del sistema HEUI incluyen la bomba de activación hidráulica, el ECM, los inyectores HEUI, el mazo de cables, los sensores y los interruptores. El sistema de aceite HEUI también incluye un sistema de suministro de aceite a baja presión controlado mecánicamente muy similar a los sistemas EUI.

Figura 79

El inyector unitario HEUI es eléctricamente similar al inyector unitario EUI. El inyector se controla electrónicamente mediante el ECM pero se acciona hidráulicamente. La señal del ECM controla la apertura y el cierre de la válvula solenoide. La válvula solenoide controla el flujo de aceite hidráulico de presión

144

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

alta al inyector. Este sistema hace que el ECM controle el volumen de combustible, la sincronización y la presión de la activación de la inyección (presión de la bomba hidráulica de suministro). CURVA DE CONTROL DE PRESIÓN DE LA INYECCIÓN HIDRÁULICA La presión deseada de la activación hidráulica en la inyección de combustible se puede controlar en forma independiente de la velocidad del motor. Existen muchas combinaciones de la presión de operación, que pueden hacer que se suministre a la cámara de combustión una cantidad específica de combustible por carrera del inyector. Esta característica es útil cuando se ajusta el motor para optimizar el rendimiento, la respuesta, las emisiones y otros parámetros. Esta característica hace que el sistema HEUI sea superior. La presión de inyección puede alcanzar su máximo valor independientemente de la velocidad del motor. Normalmente, se requiere presión máxima de inyección a velocidad de par máxima. Esta característica contrasta con los sistemas de bomba y tubería en los cuales la presión es proporcional a la velocidad del motor.

Figura 80

145

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE HEUI En un motor HEUI, la bomba de aceite de lubricación tiene dos funciones: 1. Suministrar aceite de lubricación al motor 2. Suministrar aceite de carga a presión baja a la bomba hidráulica HEUI. La bomba de lubricación del motor es más grande para suministrar el aumento necesario de flujo. La bomba hidráulica tiene un depósito de aceite para arranque en frío. Este depósito evita que la bomba hidráulica cavite durante el arranque inicial del motor hasta que la bomba de lubricación pueda suministrar la presión de carga adecuada.

Figura 81

En el depósito de aceite para arranque en frío se encuentran un sensor de presión de aceite y otro de temperatura del aceite hidráulico (como se mencionó anteriormente), que es la entrada a la bomba de aceite hidráulico. Durante la operación normal, el aceite tiene una presión de entre 5.000 kPa y 21.500 kPa (725 lb/pulg2 y 3.100 lb/pulg2), producida por la bomba hidráulica a presión alta para accionar los inyectores. El ECM controla la presión del aceite hidráulico, que envía una señal a la válvula de control de presión de activación de inyección (IAP) para aumentar el caudal de la bomba hidráulica.

146

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 82

Cuando el motor está en funcionamiento, el aceite a presión alta está disponible para todos los inyectores en cualquier momento. El aceite de la bomba a presión alta entra en los dos conductos de suministro de aceite. Las válvulas de retención de flujo inverso se usan para evitar las elevaciones de presión entre los conductos de aceite en bancos opuestos. Los conductos de suministro de aceite se conectan hidráulicamente a los inyectores mediante tubos de conexión. El aceite usado por los inyectores se libera por debajo de las cubiertas de la válvula y drena de nuevo al sumidero a través de los compartimientos de la varilla levanta válvulas.

147

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 83

El combustible se extrae del tanque a través del separador de agua y de la bomba de cebado manual, mediante una bomba de transferencia de engranajes. El combustible, entonces, se dirige a través de la caja del ECM para propósitos de refrigeración. El combustible fluye a través del filtro secundario de combustible. Luego, el combustible entra en la cámara de suministro a presión baja, ubicada en el múltiple de suministro de fluido en la parte superior de las culatas. Cualquier exceso de combustible no inyectado sale del múltiple. El flujo, entonces, se combina en una tubería y pasa a través de la válvula de regulación de presión, que está ajustada entre 310 kPa y 415 kPa (45 lb/pulg2 y 60 lb/pulg2). De la válvula de regulación de presión, el exceso de flujo regresa al tanque. La proporción de combustible entre combustión y combustible que regresa al tanque es de aproximadamente 1:3 (es decir, cuatro veces el volumen necesario para la combustión se le suministra al sistema para propósitos de combustión y refrigeración del inyector). Un sensor de temperatura de combustible está instalado en el sistema de suministro de combustible para compensar las pérdidas de fuerza producidas al variar las temperaturas del combustible.

148

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO HEUI El caudal de la bomba se controla para mantener la presión deseada de operación a la velocidad de flujo que requieren los inyectores. El caudal se regula mediante la válvula de control de presión en el accionador de inyección (IAP) y el grupo compensador. El caudal de la bomba se varía moviendo la plancha basculante desde 0° hasta un ángulo máximo de 15,5°. Cuando el motor no está en funcionamiento, el plato basculante está en el ángulo máximo. Durante el funcionamiento, el pistón de control de caudal ajusta la posición del plato basculante para proporcionar el flujo al sistema. Durante el arranque inicial, la plancha basculante está en caudal pleno hasta que la presión de suministro aumenta a 6.200 kPa (900 lb/pulg2). El resorte en el extremo del carrete de detección de carga regula esta presión. Entonces, la especificación programada en el ECM para el arranque normal anulará esta presión. Hasta este punto, el solenoide de la válvula de control se activa plenamente para el aumento de presión. Durante el ARRANQUE, la presión desde la bomba entra en el grupo compensador. La válvula de control de presión en la activación de inyección se activa para acumulación rápida de presión.

Figura 84

La presión se detecta en ambos extremos del carrete de detección de carga. El carrete se desplaza y el aceite desde el pistón de control de caudal se descarga a la caja del drenaje. La plancha basculante está en ángulo máximo.

149

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

El orificio de drenaje, ubicado entre la válvula de control de presión de la activación de inyección y el drenaje de la caja, suministra una pequeña restricción para mejorar la estabilidad de la válvula. SISTEMA CAUDAL)

DEL

CONTROL

HIDRÁULICO

HEUI

(DISMINUCIÓN

DE

Después de que el motor arranca y aumenta la presión, el ECM envía una señal a la válvula de control IAP para equiparar la presión actual con la presión deseada mediante desactivación momentánea y, después, regulando el flujo de corriente al solenoide de la válvula de control IAP. La menor corriente aplicada al solenoide disminuye la presión requerida para iniciar el flujo a través de la válvula de control IAP. Esta menor presión de arranque en la válvula de control IAP crea un desequilibrio de fuerza en el carrete de detección de carga, lo cual hace que el carrete se mueva contra la fuerza del resorte. El carrete de detección de carga envía aceite al pistón de control de caudal, que mueve la plancha basculante hacia un ángulo mínimo, y disminuye el caudal de la bomba. El menor caudal de la bomba (DISMINUCIÓN DE CAUDAL) disminuye la salida de la bomba al nivel de presión requerido por el ECM.

Figura 85

SISTEMA DE CONTROL HIDRÁULICO HEUI (AUMENTO DE CAUDAL) A medida que aumenta la carga en el motor y se requiere mayor presión, el ECM envía una señal a la válvula de control IAP para aumentar la presión, y envía mayor flujo de corriente al solenoide de la válvula de control IAP. El aumento en la corriente aplicada al solenoide eleva el ajuste de presión de la válvula de control de IAP.

150

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 86

Esta mayor presión en la válvula de control de IAP crea un desequilibrio de fuerza en el carrete de detección de carga, lo cual hace que el carrete se mueva y envíe aceite desde el pistón de control de caudal hasta la caja de drenaje. La fuerza del resorte mueve la plancha basculante para aumentar el caudal de la bomba (AUMENTO DE CAUDAL). El mayor caudal eleva la salida de la bomba hasta el nivel de presión deseado que demanda el ECM. SISTEMA DE CONTROL HIDRÁULICO HEUI (OPERACIÓN LIMITADORA DE PRESIÓN) Si fallan el carrete de detección de carga o los brazos de la válvula de control de IAP u otro elemento en crear presiones de operación mayores que las deseadas, se utiliza el carrete limitador de presión. En la figura, se simula un orificio de émbolo. (Este ejemplo representa una condición real causada por escombros que se introducen durante un reemplazo en campo de la válvula compensadora).

Figura 87

151

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Si la presión del aceite de suministro excede 25.600 kPa (3.700 lb/pulg2), actúa sobre el carrete limitador de presión. El carrete limitador de presión se mueve contra la fuerza del resorte y envía flujo de aceite de la bomba para activar la válvula de retención y presurizar el pistón de control de caudal. La plancha basculante se mueve hacia un ángulo mínimo para disminuir el flujo y limitar la presión del sistema. En estas condiciones, la bomba desarrollará de 24.800 kPa a 25.600kPa (3.600 lb/pulg2 a 3.700 lb/pulg2) de presión máxima, independientemente de la presión hidráulica deseada. La lámpara de verificación del motor se encenderá para indicar una falla. Una prueba de la válvula de control IAP verificará la operación de la válvula de control. Esta prueba le permite al técnico ajustar manualmente la presión hacia arriba y hacia abajo, con un software de diagnostico propio de la marca. Este procedimiento también será útil cuando se evalúe la condición del sistema hidráulico. INYECTOR HEUI (FLUJO DE ACEITE Y COMBUSTIBLE) Desde los conductos de suministro hidráulico, a través de los tubos de conexión individuales, se suministra aceite hidráulico a presión alta a cada inyector. El aceite de presión baja se suministra a la entrada del inyector a través de un conducto perforado ubicado en cada múltiple de suministro de fluido.

Figura 88

152

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

En las uniones hidráulicas entre el inyector y el múltiple del fluido se usan sellos anulares especiales "Viton". El suministro de combustible a cada inyector está sellado desde la cámara de combustible y el área por debajo de la cubierta de la válvula mediante sellos anulares superior e inferior entre el inyector y el manguito de inyector de la culata. Mediante un contacto metal a metal entre el manguito inyector de la culata y el inyector, se evita que entren gases de la cámara de combustión en el conducto de suministro de combustible. El manguito inyector de la culata se enrosca en ésta. Para sellar el extremo inferior del adaptador, se usa una arandela de metal, a fin de evitar el escape entre el sistema de refrigeración y la cámara de combustión. INYECTOR HEUI (TRES GRUPOS PRINCIPALES) El inyector HEUI consta de los tres grupos principales siguientes:

Figura 89

153

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

FUNCIONAMIENTO DEL GRUPO DEL CUERPO DE LA VÁLVULA DEL INYECTOR SECUENCIA DE LA INYECCIÓN Cuando el solenoide se desactiva, la válvula de contrapunta se sostiene sobre su asiento de válvula de entrada, mediante el resorte de la válvula de contrapunta. La válvula de contrapunta se conecta al inducido, mediante el tornillo del inducido.

Figura 90

Cuando la válvula de contrapunta se cierra, el asiento de entrada impide que el aceite de alta presión fluya al pistón intensificador en el inyector. El asiento de la válvula de escape se abre y conecta la cavidad del pistón identificador hacia la atmósfera. Con base en señales de entrada desde los diversos sensores electrónicos, el ECM calcula la cantidad y la sincronización del aceite que el inyector debe suministrar a la cámara de combustión. En el momento apropiado, el ECM envía una corriente eléctrica al solenoide del inyector. El solenoide desarrolla una fuerza magnética que atrae el inducido y desplaza la válvula de contrapunta. La válvula de contrapunta se mueve contra la fuerza del resorte, abre el sello de entrada y cierra el asiento de la válvula de escape. El aceite hidráulico desde la bomba de activación hidráulica se dirige hacia la parte superior del pistón intensificador. GRUPO DEL TAMBOR DEL INYECTOR (AUMENTO DE LA PRESIÓN DE COMBUSTIBLE) El flujo de aceite de suministro dirigido desde la válvula de contrapunta hace que el pistón intensificador y el émbolo del combustible se muevan hacia abajo. El caudal del émbolo presuriza el combustible atrapado entre el émbolo y el inyector.

154

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

El pistón intensificador tiene casi siete veces el área del émbolo del combustible. Cuando el circuito hidráulico suministra una presión de 21.000 kPa (3.000 lb/pulg2), se generarán aproximadamente 145.000 kPa (2.100 lb/pulg2) por debajo del émbolo del combustible.

Figura 91

FUNCIONAMIENTO DEL GRUPO DE LA BOQUILLA DEL INYECTOR Cuando la presión atrapada excede la de apertura de la válvula del inyector (VOP), típicamente 31.000 kPa (4.500 lb/pulg2), la válvula de retención del inyector se levanta, y el combustible fluye, a través de los orificios del inyector, a la cámara de combustión.

Figura 92

155

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Al final de la inyección, la válvula de retención del inyector se cierra aproximadamente a 21.000 kPa (3.000 lb/pulg2). La boquilla del inyector es muy similar al inyector unitario EUI. Seis orificios, cada uno con un diámetro de 0,252 mm (0,010 pulg), están dispuestos en un ángulo de 140 grados. La válvula de retención de flujo inverso se usa para evitar que entre en el área de la boquilla el flujo de gas de combustión inducido. El filtro de borde se forma mediante dos superficies paralelas planas separadas por aproximadamente 130 micrones. Estas superficies atrapan y descomponen partículas que podrían ser lo suficientemente grandes para bloquear los orificios del inyector. INYECTOR UNITARIO (FINAL DE LA INYECCIÓN) El final de la inyección se logra cerrando la corriente desde el ECM al solenoide del inyector. La pérdida resultante de la fuerza magnética en el inducido hace que la fuerza del resorte de retorno desplace la válvula de contrapunta.

Figura 93

La válvula de contrapunta bloquea el flujo de aceite desde la bomba, y descarga el circuito hidráulico interno del inyector por debajo de la cubierta de la válvula. Cuando se descargan el pistón intensificador y el émbolo del combustible son

156

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

empujados hacia arriba por la fuerza del retorno del resorte del émbolo, hasta que el pistón intensificador hace contacto con el cuerpo de la válvula. La retracción del émbolo de combustible disminuye la presión en la cámara de combustible por debajo del émbolo, lo cual hace que la válvula de retención del inyector se cierre cuando la presión en el inyector disminuye por debajo de la presión de cierre de la válvula (VCP) de aproximadamente 21.000 kPa (3.000 lb/pulg2). GRUPO DEL TAMBOR (LLENADO DEL TAMBOR) A medida que el émbolo continúa retrayéndose, la presión por debajo del émbolo disminuye por debajo de la presión de suministro de combustible. La válvula de retención de entrada de combustible se abre, para que el combustible pase a través del filtro de borde y rellene el inyector para la siguiente secuencia de inyección.

Figura 94

GRUPO DE TAMBOR (ESCAPES INTERNOS DE DESCARGA) Durante el ciclo normal de inyección, el aceite suministrado a la parte superior del pistón intensificador puede aumentarse hasta 22.800 kPa (3.300 lb/pulg2). Para minimizar el paso del escape al pistón, se instala un sello.

157

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Parte del aceite necesario para la lubricación del pistón intensificador puede pasar el sello y establecerse momentáneamente por debajo del pistón. Así mismo, una pequeña cantidad de combustible puede escapar y pasar el émbolo y el tambor. Este combustible también se quedará momentáneamente en la cavidad por debajo del pistón intensificador. Si los fluidos que se acumulan por debajo del pistón no drenan, podría ocurrir un bloqueo hidráulico. A medida que el pistón se mueve hacia abajo, el combustible se expulsa y pasar la válvula de retención de descarga hacia la entrada de combustible a presión baja. La válvula de retención se cierra durante el aumento de caudal del émbolo y el pistón.

Figura 95

CARACTERÍSTICAS DEL FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR La cantidad de combustible suministrado se controla variando el tiempo en que el solenoide está activado. Este tiempo, llamado "duración", se calcula mediante el ECM, para asegurar la cantidad correcta de combustible. Otras entradas afectan el cálculo de la duración del inyector, entre ellas, la presión de suministro hidráulico, la temperatura del aceite y las características de rendimiento del inyector mapeado. Dos niveles de corriente se generan en la forma de onda.

158

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 96

1. La corriente tomada es mayor para crear un campo magnético más fuerte, a fin de mover el inducido y levantar la válvula de contrapunta del inyector de su asiento contra la fuerza del resorte. 2. La corriente de posición se usa para sostener el inducido y la válvula de contrapunta fuera de su asiento. La corriente baja reduce el calor en el solenoide y aumenta la vida útil del solenoide. El mapa del rendimiento del inyector muestra el suministro como una función del tiempo, de la presión de la bomba y de la temperatura del aceite, y se almacena en la memoria del ECM.

Figura 97

Otra característica del inyector es la forma de la velocidad de inyección PRIME. PRIME es un acrónimo de PRe-Injection MEtering (Dosificación de Preinyección).

159

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

La forma de la velocidad PRIME se refiere al ajuste de la forma en que el combustible se suministra al motor para obtener un resultado deseable. La forma de la velocidad reduce la cantidad de combustible suministrado a la cámara de combustión durante el período de retraso de la ignición (es decir, el tiempo entre el comienzo de la inyección y el comienzo de la combustión) en niveles que producen menor ruido por la combustión del motor y emisiones bajas. Un orificio de derrame controlado limita la cantidad de combustible suministrado a la cámara de combustión durante el caudal inicial de 25% del émbolo del combustible. Esta acción de dosificación produce la reducción deseada del suministro de combustible durante el período de retraso de la ignición. GRUPO DEL TAMBOR (FORMA DE LA VELOCIDAD PRIME) Esta figura muestra las tres etapas en la forma de velocidad PRIME. 1. La presión de inyección comienza a aumentar y produce el movimiento inicial del émbolo. 2. Cuando el conducto de la forma de velocidad PRIME del émbolo está pasando el orificio de derrame en el tambor, la presión disminuye por debajo del VCP a medida que el combustible presurizado se escapa a través del conducto en el émbolo hacia el orificio de derrame. En este momento, el flujo del inyector disminuye momentáneamente. 3. A medida que el émbolo continúa bajando, el conducto de la velocidad PRIME pasa el orificio de derrame y la presión aumenta de nuevo, para restaurar la inyección. Esta característica reduce las emisiones, el humo y el ruido. También suministra un ciclo de combustión más suave y reduce el desgaste de los componentes del cilindro.

160

TECSUP – PFR

Electrónica del Vehículo

Figura 98

CORRIENTE DEL INYECTOR Y VELOCIDAD DE INYECCIÓN La figura muestra la relación entre el flujo de corriente en el solenoide inyector, el movimiento de la válvula de contrapunta del inyector y la velocidad de inyección de combustible. A medida que el ECM activa el solenoide, la válvula de contrapunta se mueve y la velocidad de inyección se aumenta para el comienzo de la inyección. El fin de la inyección ocurre cuando la velocidad disminuye hacia 0. Por lo tanto: • La sincronización del combustible del motor es una función del inicio de la inyección • La cantidad de combustible es una función de: - La duración de la inyección - La presión (hidráulica) de la activación de la inyección.

161

Electrónica del Vehículo

TECSUP – PFR

Figura 99

162