Mercedes-Benz Service
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 Información técnica para el Servicio Postventa
DaimlerChrysler AG · Teile-Technik und Technische Information (GSP/TI) · D-70546 Stuttgart
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Contenido Prólogo
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Sistema completo Introducción
6
Comparación de sistemas CDI
9
Esquema de funcionamiento
10
Señales de mando
12
Sistemas parciales Sistema de precalentamiento
14
Sistema de combustible
16
Formación de la mezcla
20
Sobrealimentación
23
Sistema de gases de escape
24
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
3
Contenido Componentes del sistema Bomba de alta presión
28
Etapa final del tiempo de incandescencia
30
Bujías de incandescencia
31
Sonda térmica del combustible
32
Rail / sensor de presión del rail
33
Válv. reguladora presión/válv. reguladora de caudal
34
Inyector de combustible
35
Turbocompr. gases esc./posicion. presión sobrealim. 38 Motor desacoplam. canal admisión/sonda lambda
39
Filtro de partículas diesel
40
Sonda térmica / transmisor de presión diferencial
41
Transmisor de contrapresión de los gases de escape
42
Elem. ajuste marip. estr./posicion. realim. gases esc. 43 Unidad de control CDI
44
Clasificación / código IMA
45
Anexo
4
Abreviaturas
46
Conceptos guía
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Prólogo Distinguidos lectores: Con el presente folleto les presentamos el sistema "Common Rail Diesel Injection CDI 4" de MercedesBenz Esta descripción no tiene validez específica para un vehículo y se basa de manera ejemplar en los motores CDI de la tercera generación. Con esta descripción queremos proporcionarles una visión de conjunto del nuevo sistema para la introducción en el mercado. El documento debe servir ante todo a peritos y mecánicos de los talleres de Servicio Postventa de puente entre los cuadernos de introducción y las informaciones detalladas de WIS y DAS. El centro de gravedad temático de la descripción del sistema se sitúa en la representación, neutral en cuanto a modelos, del modo de funcionamiento básico, así como de las interrelaciones funcionales:
La descripción del sistema no está concebida como base para reparaciones o para el diagnóstico de problemas técnicos. Para ello están a su disposición de la forma acostumbrada, el Sistema de información para el taller (WIS) y el Sistema de asistencia al diagnóstico (DAS). Las modificaciones e innovaciones se publican exclusivamente en los correspondientes tipos de documentación del sistema WIS. Las indicaciones en la descripción del sistema pueden diferir, por lo tanto, de las publicaciones en el WIS. Todos los datos técnicos que aparecen en este folleto tienen el estado del cierre de redacción de septiembre de 2004, por lo que pueden diferir del estado de serie.
• Estructura y funcionamiento con sistemas parciales • Interrelaciones de los elementos en el sistema • Funcionamiento coordinado del sistema y sus componentes
DaimlerChrysler AG Teile-Technik und Technische Information (GSP/TI)
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Sistema completo
Introducción Inyección directa Diesel
Principio CDI
El principio de la inyección directa Diesel por alta presión, se designa con la abreviatura CDI – para "Common-Rail Diesel Injection". "Common Rail" significa, traducido literalmente, "tubería común". En esta tubería común se acumula el combustible antes de la inyección. Por este motivo, en el caso del sistema Common-Rail se habla también de un sistema de inyección con acumulador.
La generación de la presión y la inyección de combustible en el sistema Common-Rail, están separadas entre sí.
Ya en 1998 se fabricó en DaimlerChrysler el primer motor CDI, con la primera generación de la inyección directa Diesel. En 1999 y 2002 siguió la segunda generación con los sistemas CDI 2 y CDI 3. Tras un perfeccionamiento constante, se aplica ahora en 2005 con el sistema CDI 4, la tercera generación de la tecnología de inyección directa Diesel.
La presión de combustible es generada por la bomba de alta presión y está a disposición permanentemente en el acumulador común de presión de combustible (rail). La presión acumulada en el rail se pone a disposición de los inyectores de combustible, a través de las tuberías de inyección cortas. El momento de inyección y el caudal de inyección son calculados y corregidos por la unidad de control CDI, de manera selectiva por cilindros (regulación del ralentí, calibrado del caudal cero). Mediante la activación de los inyectores de combustible, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión, donde se forma la mezcla de combustible y aire (formación interna de la mezcla). El caudal de inyección se subdivide en tres magnitudes para los distintos estados de la inyección: • Inyección previa (para un funcionamiento suave del motor) • Inyección principal (para una buena curva de par motor) • Inyección posterior (sólo en caso de DPF) (regeneración del filtro de partículas diesel (DPF) y reducción de las emisiones de NOX) Contrariamente a la inyección previa y a la inyección principal, en la inyección posterior, el combustible no se quema completamente, sino que se evapora por calor residual en el cilindro. Esta mezcla enriquecida de gases de escape y combustible se conduce en el ciclo de expulsión a través de las válvulas de escape al catalizador. En el catalizador tiene lugar, debido al gas de escape enriquecido, una postcombustión que origina una reducción de los óxidos de nitrógeno (NOX). El calor resultante se utiliza para el calentamiento del filtro de partículas diesel.
6
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
CDI 1 El sistema CDI-1 se montó originalmente desde 1998, en los motores de los coches de turismo 611 y 668. La presión máxima en el sistema es de 1 350 bares. A lo largo del proceso de desarrollo se ha suprimido la válvula eléctrica de desconexión.
combinación con la válvula reguladora de caudal, regula la afluencia al rail e impide, por lo tanto, un calentamiento excesivo del combustible (protección del depósito de combustible). La presión máxima en el sistema se eleva a 1 600 bares.
Sistema completo
Introducción
CDI 4 CDI 2 En 1999 siguió el sistema CDI 2. La diferencia respecto al sistema predecesor CDI 1 no estriba aquí en el sistema de combustible, sino en los tipos de construcción de los turbocompresores por gases de escape. Con el perfeccionamiento del motor 611 (CDI 1, CDI 2) y la introducción de los motores 612, 613 (CDI 2) se equiparon éstos con turbocompresores por gases de escape, con geometría variable de turbina (VTG). Para poder distinguir ahora los nuevos motores en su designación, respecto a los motores anteriores, se introdujo, a pesar de presentar el mismo sistema de inyección, la nueva designación CDI 2. También aquí se suprimió desde 04/2001 la válvula eléctrica de desconexión. La presión máxima en el sistema es asimismo de 1 350 bares.
El sistema CDI-4 se monta desde 2005 en el motor OM 642. En este sistema se han modificado sobre todo, los siguientes componentes: • • • • •
Rail Inyectores de combustible Circuito de recuperación de combustible Accionamiento de la bomba de alta presión Gestión electrónica del motor
Como consecuencia se consigue una reducción al mínimo del consumo de combustible y de los ruidos de combustión. El sistema CDI-4 se puede adquirir con filtro de partículas diesel (DPF) (equipamiento opcional). La normativa sobre emisiones de gases de escape EURO 4 se cumple, tanto con DPF como también sin DPF. La presión máxima en el sistema es de 1 600 bares. Una innovación en el sistema CDI-4 es la inyección posterior doble (en caso de DPF).
CDI 3 El sistema CDI-3 se montó por primera vez en DaimlerChrysler, en el año 2002. Los motores CDI-3 - 646, 647 y 648 sustituyen paulatinamente a los motores CDI-2 - 611, 612 y 613. El sistema de combustible está equipado ahora con una bomba de alimentación de combustible eléctrica. La válvula reguladora de caudal (entrada) y la válvula reguladora de presión (salida), regulan respectivamente según el estado operativo, la afluencia a la bomba de alta presión. Según el estado de carga, sólo llega al rail tanto combustible, como se necesita realmente. Se han suprimido componentes del sistema, como la bomba de alimentación de combustible mecánica, el elemento de precalentamiento de combustible y el refrigerador de combustible. Para impedir no obstante un sobrecalentamiento del combustible, en la bomba de alta presión está montado un sensor térmico, que en
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Sistema completo
Introducción Ventajas del sistema Common-Rail
Innovaciones CDI 4
Las ventajas son las siguientes:
Las innovaciones esenciales del sistema CDI-4, son:
• Momento de inyección variable • Presión de inyección variable
• Bomba de alta presión modificada (accionamiento por rueda dentada) con una presión de inyección máxima de 1 600 bares • Gestión del motor de la última generación con funciones ampliadas para la selección del momento de inyección • Inyectores de combustible con activación indirecta mediante actuadores piezoeléctricos (selección todavía más precisa del momento de inyección que permite hasta cinco inyecciones con valores de desviación mínimos y caudales mínimos estables) • Inyectores de combustible con codificación IMA de 7 dígitos (compensación de caudal de los inyectores) • Inyectores optimizados hidráulicamente con ocho orificios de inyección • Inyección previa doble regulada según el caso de carga (para la reducción de los ruidos de combustión) • Inyección posterior doble (en caso de DPF (equipamiento opcional)) regulada según el caso de carga (para la regeneración adecuada a la necesidad del filtro de partículas diesel)
La pulverización especialmente fina del combustible, conduce a varios efectos ventajosos: • • • • •
Mejor combustión Menos emisiones de contaminantes Mayor presión de combustión Más par de giro y potencia Menor consumo de combustible
Una dosificación especialmente exacta del caudal de inyección en todos los márgenes de servicio, tiene lugar en varias etapas por cada combustión. Como consecuencia resultan otras ventajas: • Menor consumo de combustible (presiones de inyección flexibles) • Mantenimiento más prolongado del proceso a presión constante (mediante la inyección principal) • Mayor grado de rendimiento térmico • Suave proceso de combustión (mediante inyección previa) • Posibilidad de un tratamiento ulterior de los gases de escape (mediante inyección posterior)
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
CDI 1 Presión de inyección Regulación de alta presión
Alimentación de combustible Calefacción del combustible
CDI 2
CDI 3
CDI 4
máx. 1 350 bares
máx. 1 600 bares
a través de la válvula reguladora de presión
a través de la válvula reguladora de caudal y de la válvula reguladora de presión
Bomba de combustible mecánica (alimentación completa)
Bomba de combustible eléctrica en el depósito de combustible
a través de elemento calefactor
a través de válvula reguladora de presión (compresión)
sin regulación
con regulación de caudal
Bomba de alta presión Accionamiento de la bomba de alta presión
Acoplamiento Oldham
Válvula reguladora de caudal
—
sí
Sonda térmica de combustible
—
sí
con estanqueizado por anillo toroidal
con estanqueizado por borde de fijación
Válvula reguladora de presión Concepto de inyector de combustible Inyector de combustible
Rueda dentada
Electroimán
Actuadores piezoeléctricos
Inyector de 6 orificios
Inyector de 6 orificios
Inyector de 7 orificios
Inyector de 8 orificios
Clasificación / código IMA
—
sin clasificación o con clasificación
sin clasificación o código IMA (de 6 dígitos)
Código IMA (de 7 dígitos)
Tipo de sobrealimentador
Wastegate
Activación del turbocompresor por gases de escape
VTG (geometría variable de turbina)
Convertidor de presión y cápsula de depresión (sin escalones)
Desacoplamiento del canal de admisión
Sistema completo
Comparación de sistemas CDI
Posicionador eléctrico (sin escalones)
si (excepto OM 668)
Regulación de la presión de sobrealimentación
neumáticamente
eléctricamente
Realimentación de gases de escape
neumáticamente
eléctricamente
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Sistema completo
Esquema de funcionamiento
Esquema de funcionamiento con filtro de partículas diesel 18 19 21 22 23 70 91 114 A1 A1e16 A1e58 B1 B2/6 B2/6b1 B2/7
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Catalizador previo Bomba de alta presión Rail derecho Rail izquierdo Tubería de alta presión Filtro de combustible Catalizador Filtro de partículas diesel Cuadro de instrumentos Testigo de control de precalentamiento Testigo de control de diagnóstico del motor Transmisor de temperatura del aceite Medidor de la masa de aire por película caliente, izquierda Sonda térmica del aire de admisión Medidor de la masa de aire por película caliente, derecha
B2/7b1 B4/6 B5/1 B6/1 B11/4 B17/8 B19/7 B19/9 B28/5 B28/8 B37 B50 B60 B70 G2
Sonda térmica del aire de admisión Sensor de presión del rail Transmisor de presión de sobrealimentación Transmisor Hall del árbol de levas Sonda térmica para el líquido refrigerante Sonda térmica del aire de sobrealimentación Sonda térmica delante del catalizador Sonda térmica delante del filtro de partículas diesel DPF Transmisor de presión detrás del filtro de aire Transmisor de presión diferencial (DPF) Transmisor del pedal acelerador Sonda térmica del combustible Transmisor de contrapresión de los gases de escape Transmisor Hall del cigüeñal Alternador
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
G3/2 M4/7
Sonda de O2 delante del catalizador Ventilador eléctrico de aspiración para motor y climatización con regulación integrada M16/6 Elemento de ajuste de la mariposa de estrangulación M55 Motor de desacoplamiento del canal de admisión N3/9 Unidad de control CDI N10/1kS Relé del arrancador N10/2kA Relé para la bomba de combustible N14/3 Etapa final del tiempo de incandescencia N15/5 Unidad de control del módulo electrónico de la palanca selectora N47-5 Unidad de control ESP y BAS N73 Unidad de control EZS N80 Módulo de tubo envolvente R9 Bujías de incandescencia R39/1 Elemento calefactor, tubería de salida de aire
S40/4 S43 X11/4 Y3/8n4 Y27/9 Y74 Y76y1 Y77/1 Y94 CAN C D-B K LIN
Sistema completo
Esquema de funcionamiento
Interruptor pulsador TPM Interruptor de control del nivel de aceite Acoplamiento de comprobación para diagnóstico Unidad de control del mando del cambio integrado totalmente Posicionador de realimentación de gases de escape, izquierda Válvula reguladora de presión Inyector de combustible Posicionador de la presión de sobrealimentación Válvula reguladora de caudal Bus CAN Clase C Bus de diagnóstico Cable K (interfaz de diagnóstico) Bus LIN (red de interconexión local)
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Sistema completo 12
Señales de mando
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Señales de entrada y de salida, unidad de control CDI A1 A1e16 A1e58 B1 B2/6 B2/6b1 B2/7 B2/7b1 B4/6 B5/1 B6/1 B11/4 B17/8 B19/7 B19/9 B28/5 B28/8 B37 B50 B60 B70 G2 G3/2 M4/7
Cuadro de instrumentos Testigo de control de precalentamiento Testigo de control de diagnóstico del motor Transmisor de temperatura del aceite Medidor de la masa de aire por película caliente, izquierda Sonda térmica del aire de admisión Medidor de la masa de aire por película caliente, derecha Sonda térmica del aire de admisión Sensor de presión del rail Transmisor de presión de sobrealimentación Transmisor Hall del árbol de levas Sonda térmica para el líquido refrigerante Sonda térmica del aire de sobrealimentación Sonda térmica delante del catalizador Sonda térmica delante del filtro de partículas diesel DPF Transmisor de presión detrás del filtro de aire Transmisor de presión diferencial Transmisor del pedal acelerador Sonda térmica del combustible Transmisor de contrapresión de los gases de escape Transmisor Hall del cigüeñal Alternador Sonda de O2 delante del catalizador Ventilador eléctrico de aspiración para motor y climatización con regulación integrada
M16/6
Elemento de ajuste de la mariposa de estrangulación M55 Motor de desacoplamiento del canal de admisión N3/9 Unidad de control CDI N10/1kS Relé del arrancador N10/2kA Relé para la bomba de combustible N14/3 Etapa final del tiempo de incandescencia N15/5 Unidad de control del módulo electrónico de la palanca selectora N47-5 Unidad de control ESP y BAS N73 Unidad de control EZS N80 Módulo de tubo envolvente R9 Bujías de incandescencia R39/1 Elemento calefactor, tubería de salida de aire S40/4 Interruptor pulsador TPM S43 Interruptor de control de nivel de aceite X11/4 Acoplamiento de comprobación para diagnóstico Y3/8n4 Unidad de control del mando del cambio integrado totalmente Y27/9 Posicionador de realimentación de gases de escape, izquierda Y74 Válvula reguladora de presión Y76 Inyectores de combustible Y77/1 Posicionador de la presión de sobrealimentación Y94 Válvula reguladora de caudal CAN C Bus CAN Clase C D-B Bus de diagnóstico K Cable K (interfaz de diagnóstico) LIN Bus LIN (red de interconexión local)
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Sistema completo
Señales de mando
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Sistemas parciales
Sistema de precalentamiento Sistema de precalentamiento de arranque rápido El sistema de precalentamiento de arranque rápido regulado electrónicamente (Instant-Start-System) permite un arranque espontáneo con la llave de encendido. La tensión en las bujías de incandescencia es conducida por la etapa final del tiempo de incandescencia, en función del tiempo y de la tensión, de tal manera que se consigue un tiempo de precalentamiento y de incandescencia de arranque extremadamente corto, y un postcalentamiento controlado mediante una temperatura de incandescencia regulable.
Resultan así durante el arranque en frío y en la fase de calentamiento, las siguientes ventajas: • • • • •
Corto tiempo de precalentamiento Ralentí estable Emisión reducida de gases de escape Buen comportamiento de respuesta Temperatura de incandescencia regulable
La unidad de control CDI pone a disposición de la etapa final del tiempo de incandescencia, a través del bus LIN, p. ej. los siguientes parámetros: • Número de revoluciones • Carga • Temperatura del líquido refrigerante
Sistema de precalentamiento de arranque rápido A1e16 B11/4 B70 N3/9 N14/3
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Testigo de control de precalentamiento Sonda térmica para el líquido refrigerante Transmisor Hall del cigüeñal Unidad de control CDI Etapa final del tiempo de incandescencia
N73 R9 CAN LIN
Unidad de control EZS Bujía de incandescencia Bus CAN Bus LIN
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Precalentamiento
Incandescencia de diagnóstico (diagnóstico de sistema DAS)
El precalentamiento sirve para alcanzar rápidamente una temperatura de las bujías de incandescencia, que es necesaria para el arranque del motor. La incandescencia se inicia con borne 87 conectado, por parte de la unidad de control. Para ello se activan en caso de "encendido CON.“ los siguientes componentes, a través de la unidad de control CDI: • Etapa final del tiempo de incandescencia • Testigo de control de precalentamiento Las bujías de incandescencia se alimentan brevemente en forma directa con tensión de la batería por la etapa final del tiempo de incandescencia. La condición previa para el precalentamiento es una temperatura del líquido refrigerante < 40 °C .
Calentamiento de disposición de arranque El calentamiento de disposición de arranque asegura, tras el precalentamiento y hasta el arranque del motor, una temperatura suficientemente alta. Las bujías de incandescencia se modulan para ello por la etapa final del tiempo de incandescencia.
La incandescencia de diagnóstico sirve para el diagnóstico de los distintos circuitos de corriente de incandescencia. Las bujías de incandescencia reciben corriente a un nivel de temperatura reducido, con lo cual se reconocen los errores del sistema y se registran en la memoria de averías. La incandescencia de diagnóstico sólo tiene importancia para el taller, con el fin de poder efectuar una verificación del sistema independientemente de la temperatura del líquido refrigerante.
Sistemas parciales
Sistema de precalentamiento
Incandescencia de emergencia Si se presenta un problema en la comunicación a través del bus LIN (p. ej. interrupción, cortocircuito), se activa entonces la función de incandescencia de emergencia. Se utilizan valores sustitutivos para: • Duración de incandescencia • Tensión de incandescencia
Testigo de control de precalentamiento
Calentamiento de arranque
El testigo de control de precalentamiento tiene las siguientes tareas:
El calentamiento de arranque ayuda durante el proceso de arranque, a que se alcance el número de revoluciones de ralentí. Tras concluir el tiempo de incandescencia de arranque, se apaga el testigo de control de precalentamiento.
• Indicación de defectos de componentes o de cables, en el sistema de precalentamiento • Indicación del tiempo de incandescencia de arranque
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Sistemas parciales
Sistema de combustible
Circuito de baja presión 19 19/1 21 70 80 80/4 80/5 80/11 B4/6 B50
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Bomba de alta presión Accionamiento de la bomba de alta presión Rail Filtro de combustible Depósito de combustible Bomba de chorro aspirante Estabilizador Tamiz de combustible Sensor de presión del rail Sonda térmica del combustible
M3 Y74 Y76 Y94
Bomba de combustible Válvula reguladora de presión Inyector de combustible Válvula reguladora de caudal
Afluencia de combustible Retorno de combustible Tub. recup. combust./caudal desviado DRV Tubería de alta presión de combustible
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Sistema de baja presión La alimentación de combustible pone a disposición del sistema de inyección combustible filtrado con suficiente caudal y suficiente presión en todas las condiciones de funcionamiento. A través de un tamiz de combustible, la bomba de combustible succiona el combustible del módulo de alimentación de combustible. El cárter del módulo de alimentación de combustible sirve como estabilizador, que evita la aspiración de aire por la bomba del combustible en la marcha por curvas y bajo nivel de combustible. La bomba de combustible eléctrica bombea el combustible aspirado a través de la válvula limitadora de presión integrada, hacia el filtro de combustible. La válvula limitadora de presión limita la presión de combustible a aprox. 8,5 bares (en caso de una tubería obturada).
El combustible de lubricación de la bomba de alta presión y el combustible desviado de la válvula reguladora de presión, llegan a través de la tubería de retorno de combustible, otra vez al depósito de combustible. El combustible de fuga es conducido a través de un estrangulador a la afluencia de combustible.
Sistemas parciales
Sistema de combustible
El combustible realimentado abastece a la bomba de chorro aspirante, que se encuentra abajo en el módulo de alimentación de combustible. Así, se llena el estabilizador (con pequeño nivel de llenado del depósito de combustible) con combustible del depósito de combustible.
A través del filtro de combustible se conduce el combustible hacia la bomba de alta presión, y se regula allí mediante la válvula de sobrepresión de combustible, a aprox. 5 bares. La bomba de alta presión comprime el combustible hasta 1 600 bares (en función del punto de servicio) y lo conduce a través de ambos rails, a los diversos inyectores de combustible.
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Sistemas parciales
Sistema de combustible
Circuito de alta presión 19 19/1 21 B4/6 B50 Y74 Y76 Y94
Bomba de alta presión Accionamiento de la bomba de alta presión Rail Sensor de presión del rail Sonda térmica del combustible Válvula reguladora de presión Inyector de combustible Válvula reguladora de caudal
Tubería de alta presión de combustible Tubería de recuperación de combustible
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Sistema de alta presión
Calibrado del caudal cero
El circuito de alta presión regula y acumula la presión de combustible necesaria para la inyección. La bomba de alta presión impulsa combustible con caudal regulado a los dos rails. A través de las tuberías de alta presión pasa el combustible a los diversos inyectores de combustible.
Mediante el calibrado del caudal cero se mide la demora temporal entre el comienzo de activación y el comienzo de inyección de los inyectores de combustible.
Regulación de alta presión La unidad de control CDI identifica a través de sus señales de entrada el actual estado operativo del motor y el actual deseo del conductor (carga). Para la adaptación de la presión rail, se aplica una corriente de mando dependiente del diagrama característico en la válvula reguladora de caudal o en la válvula reguladora de presión, hasta que se ajuste la presión nominal en el rail. El sensor de presión del rail mide la presión del combustible momentánea en el rail y transmite una correspondiente señal de tensión a la unidad de control CDI.
Por motivo de la fricción que se produce al abrir y cerrar los inyectores de combustible (por desgaste), resulta a lo largo del tiempo una duración de activación más larga. En marcha por empuje, la unidad de control CDI ajusta, a través de la válvula reguladora de caudal o de la válvula reguladora de presión, una presión del rail constante. La unidad de control CDI prolonga a continuación la duración de activación de los inyectores de combustible, hasta que se determina un aumento del número de revoluciones a través del transmisor Hall del cigüeñal.
Sistemas parciales
Sistema de combustible
La duración de activación determinada le sirve a la unidad de control CDI como valor de adaptación para el cálculo del tiempo de inyección, y se designa como "caudal cero".
La válvula reguladora de caudal y la válvula reguladora de presión son activadas según las condiciones de servicio en forma diferente por la unidad de control CDI. La regulación de la presión del rail tiene lugar a través de la válvula reguladora de presión, con las siguientes condiciones: • Hasta 30 seg. tras el arranque del motor • Temperatura del combustible hasta 20 °C La regulación de la presión del rail tiene lugar a través de la válvula reguladora de caudal, con las siguientes condiciones: • A partir de 30 seg. tras el arranque del motor • Temperatura del combustible a partir de 20 °C
i Indicación Después de parar el motor todavía existe una presión residual en el sistema.
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Sistemas parciales
Formación de la mezcla
Sistema de inyección B2/6 Medidor de la masa de aire por película caliente, izquierda B2/6b1 Sonda térmica del aire de admisión B2/7 Medidor de la masa de aire por película caliente, derecha B2/7b1 Sonda térmica del aire de admisión B4/6 Sensor de presión del rail B11/4 Sonda térmica para el líquido refrigerante B17/8 Sonda térmica del aire de sobrealimentación B37 Transmisor del pedal acelerador B70 Transmisor Hall del cigüeñal N3/9 Unidad de control CDI Y74 Válvula reguladora de presión Y76 Inyector de combustible Y94 Válvula reguladora de caudal
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Caudal de inyección
Inyección principal
El caudal de inyección necesitado por el motor, se subdivide en distintos caudales para:
Con la inyección principal se aporta la energía para el trabajo realizado por el motor. De esta manera es responsable esencialmente para la formación del par de giro del motor. En el sistema de inyección con acumulador "Common Rail“ se mantiene casi inalterado el valor de la presión de inyección, durante todo el proceso de inyección.
• Inyección previa • Inyección principal • Inyección ulterior
Sistemas parciales
Formación de la mezcla
Inyección previa En la inyección previa se aporta al cilindro una pequeña cantidad de combustible Diesel, que origina un "acondicionamiento previo“ de la cámara de combustión, que puede mejorar el grado de rendimiento de la combustión y consigue los siguientes efectos: • La presión de compresión se eleva ligeramente. • Se acorta el retardo del encendido de la inyección principal. • Se reduce el aumento de la presión de combustión y las puntas de presión de combustión (combustión más suave). Al mismo tiempo disminuyen las siguientes repercusiones: • Ruidos de combustión • Consumo de combustible • Emisiones La inyección previa sólo contribuye indirectamente, a través del acortamiento del retardo del encendido, a la formación del par de giro del motor. Según el comienzo de la inyección principal y el intervalo entre la inyección previa y la inyección principal, puede disminuir o aumentar el consumo específico de combustible.
Inyección posterior con DPF (equipamiento opcional) La inyección posterior sirve para el aumento periódico de la temperatura de los gases de escape, durante la fase de regeneración del filtro de partículas diesel y para la reducción de la emisión de óxido de nitrógeno (EURO 4). El combustible se evapora por el calor residual en el cilindro y es conducido en el ciclo de expulsión, a través de las válvulas de escape, hacia el catalizador. En el catalizador se produce una postcombustión, debido al gas de escape enriquecido con combustible. El calor que se produce en la postcombustión se utiliza para el calentamiento del filtro de partículas diesel, con lo cual se queman las partículas de hollín acumuladas en el filtro de partículas diesel, convirtiéndose predominantemente en dióxido de carbono (CO2) y ceniza. Mediante la postcombustión tiene lugar además una reducción de los óxidos de nitrógeno (NOx).
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Sistemas parciales
Formación de la mezcla Desacoplamiento del canal de admisión En el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación existen dos canales de admisión para cada cilindro: • Canal de admisión de llenado (con compuerta) • Canal de admisión de paso espiral Los canales de admisión de llenado se pueden cerrar mediante compuertas. Estas se mantienen por tensión de muelle en estado abierto. La posición de las compuertas se determina conforme al diagrama característico programado en la unidad de control CDI. Para ello, la unidad de control CDI lee las señales de los siguientes componentes: • • • • • •
Caudalímetro de aire por película caliente Transmisor de la presión de sobrealimentación Sensor térmico aire de sobrealimentación Transmisor de presión detrás del filtro de aire Transmisor del pedal acelerador Transmisor Hall del cigüeñal
La unidad de control CDI activa correspondientemente al motor de desacoplamiento del canal de admisión, con una señal modulada por secuencia de impulsos. Este regula entonces las compuertas a través del varillaje. En el margen inferior de número de revoluciones del motor y carga del motor, se cierran todos los canales de admisión de llenado a través de las compuertas. La masa de aire completa entra exclusivamente a través de los canales de admisión de paso espiral, en la cámara de combustión. El elevado arremolinamiento del aire resultante de aquí, origina una mezcla más efectiva del combustible con el aire, una mejor combustión y, por lo tanto, una reducción de las partículas en el gas de escape. Al ir aumentando el número de revoluciones del motor y la carga del motor, se abren de forma continua los canales de admisión de llenado, de manera que para cada fase de servicio del motor está disponible la mejor relación posible entre arremolinamiento del aire y masa de aire.
Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación 1 2 3
22
Motor de desacoplamiento del canal de admisión Varillaje Compuerta
4 5
Canal de admisión de llenado Canal de admisión de paso espiral
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Sobrealimentación
Regulación de la presión de sobrealimentación
En la sobrealimentación se utiliza la energía de los gases de escape para el accionamiento del turbocompresor por gases de escape. Mediante la sobrealimentación se mejora el grado de llenado del cilindro y aumentan así: • El par de giro del motor • La potencia del motor El turbocompresor por gases de escape comprime el aire de admisión mediante el elevado número de revoluciones de la rueda de turbina. El alto caudal volumétrico resultante, se comprime en el tubo de aire de sobrealimentación. A continuación, el refrigerador del aire de sobrealimentación enfría el aire de sobrealimentación calentado por la compresión, y lo conduce a través del tubo de aire de sobrealimentación hacia el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación. Desde el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación se conduce el aire de sobrealimentación a los canales de admisión de los distintos cilindros. La presión de sobrealimentación es registrada por el transmisor de presión de sobrealimentación, y la temperatura del aire de sobrealimentación es registrada por la sonda térmica del aire de sobrealimentación, y se comunican a la unidad de control CDI en forma de señales de tensión.
La regulación de la presión de sobrealimentación tiene lugar en función de un diagrama característico, por parte de la unidad de control CDI,dependiendo de distintas señales de entrada, entre otras:
Sistemas parciales
Sobrealimentación
• Presión de sobrealimentación • Temperatura del aire de sobrealimentación • Requerimiento de carga Para la regulación de la presión de sobrealimentación, la unidad de control CDI activa correspondientemente al posicionador de la presión de sobrealimentación. El posicionador de la presión de sobrealimentación modifica entonces la posición de los álabes de guía del turbocompresor por gases de escape. Mediante la geometría variable de turbina del turbocompresor por gases de escape, se genera la presión de sobrealimentación necesaria para cada punto de servicio.
Protección del turbocompresor por gases de escape (en caso de DPF) Para evitar daños por sobrecalentamiento del turbocompresor por gases de escape, se vigila la presión de gases de escape delante del turbocompresor por gases de escape.
i Indicación En caso de una contrapresión de los gases de escape demasiado alta, la unidad de control CDI conmuta a funcionamiento de emergencia, a efectos de protección. El funcionamiento de emergencia sólo se puede finalizar mediante un nuevo arranque.
Regulación de la presión de sobrealimentación 110 B5/1 B60 N3/9 Y77/1
Turbocompresor por gases de escape Transmisor de presión de sobrealimentación Transmisor de contrapresión de los gases de escape Unidad de control CDI Posicionador de la presión de sobrealimentación
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Sistemas parciales
Sistema de gases de escape
Recirculación de gases de escape 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
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Tubería de aire aspirado, izquierda / derecha Filtro silenciador, izquierda / derecha Tubería de aire limpio, izquierda / derecha Medidor masa aire por película caliente, izda./dcha. Tubería de ventilación del bloque motor Turbocompresor por gases de escape Tubería del aire de sobrealimentación Amortiguador de pulsaciones Tubo flexible hacia refrigerador de aire sobrealiment. Refrigerador del aire de sobrealimentación Tubo flexible de refrigerador aire sobrealimentación Brida de acoplamiento Estrangulamiento del aire de aspiración Tubo transversal de aire de sobrealimentación Tubería distribuidora aire sobrealiment., izda./dcha.
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Desacoplamiento del canal de admisión Culata, izquierda / derecha Colector de escape, izquierda / derecha Compensador, izquierda / derecha Tubo de escape, izquierda / derecha Tubo colector de gases de escape Tubo de realimentación de gases de escape, detrás Válvula de realimentación de gases de escape Radiador de realimentación de gases de escape Tubo de realimentación de gases de escape, delante Tubería de ventilación Refrigerador Termostato del líquido refrigerante Afluencia del agua de calefacción Tubo escape detrás de turbocompr. por gases escape
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Realimentación de gases de escape En relación con la legislación sobre emisiones, la emisión de NOX es demasiado alta, mientras que la emisión de hollín está por debajo del valor límite. La realimentación de gases de escape ofrece la posibilidad de disminuir la emisión de NOX, sin aumentar drásticamente la emisión de hollín. Esto se puede realizar con el sistema de inyección con acumulador "Common-Rail" de manera especialmente ventajosa, porque así lo permite la buena formación de la mezcla mediante la elevada presión de inyección.
La realimentación de gases de escape tiene lugar controlada en función de un diagrama característico, por parte de la unidad de control CDI. El posicionador de realimentación de gases de escape es activado por la unidad de control CDI. La unidad de control CDI calcula la masa de aire en base a las señales de entrada del medidor de la masa de aire por película caliente y regula la correspondiente cantidad de realimentación de gases de escape para el correspondiente estado operativo.
Sistemas parciales
Sistema de gases de escape
En la realimentación de gases de escape se conduce en margen de carga parcial, una parte del gas de escape procedente del colector de escape, a través del radiador de realimentación de gases de escape y del posicionador de realimentación de gases de escape, al tubo distribuidor de aire de sobrealimentación. Como consecuencia se reducen diversos valores: • Contenido de oxígeno • Velocidad de combustión • Temperatura punta en el frente de llama (y, por lo tanto, la emisión NOX) Si el caudal de gases de escape realimentado es sin embargo demasiado grande, aumenta entonces el consumo de combustible como consecuencia de la falta de oxígeno y se incrementan asimismo las siguientes emisiones: • Hollín • Monóxido de carbono • Hidrocarburo
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Sistemas parciales
Sistema de gases de escape
Retrotratamiento de los gases de escape con DPF 1
Tubería de presión de gases de escape delante del DPF 2 Tubería de presión de gases de escape detrás del DPF 18 Catalizador previo 91 Catalizador 114 Filtro de partículas diesel (DPF) A1 Cuadro de instrumentos B19/7 Sonda térmica delante del catalizador B19/9 Sonda térmica delante del filtro de partículas diesel DPF
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B28/8 Transmisor de presión diferencial (DPF) B60 Transmisor de contrapresión de los gases de escape M16/6 Elemento de regulación de la mariposa N3/9 Unidad de control CDI Y27/9 Posicionador de realimentación de gases de escape, izquierda Y76 Inyector de combustible Y77/1 Posicionador de la presión de sobrealimentación CAN Bus CAN (Controller Area Network)
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Regeneración del filtro de partículas diesel Mediante un aumento periódico de la temperatura de los gases de escape hasta más de 550 °C, la unidad de control CDI inicia la regeneración del DPF; es decir, las partículas de hollín acumuladas en el DPF se queman formando predominantemente CO2. La ceniza producida permanece en el DPF. La sonda térmica delante del catalizador y la sonda térmica delante del DPF, vigilan la temperatura de los gases de escape durante la regeneración. El transmisor de presión diferencial determina a través de las tuberías de presión de gases de escape delante del DPF y detrás del DPF, la diferencia de presión entre la presión de gases de escape delante y detrás del filtro de partículas diesel. En base a la diferencia de presión y la masa de gases de escape calculada por la unidad de control CDI se determina mediante un diagrama característico la carga de cenizas y de hollín en el filtro de partículas diesel. Si la carga de hollín sobrepasa un valor dependiente del diagrama característico, la unidad de control CDI inicia la fase de regeneración – si se cumplen las condiciones previas de regeneración.
Aumento de la temperatura de los gases de escape Los tiempos de regeneración están en función de la temperatura y disminuyen notablemente al ir aumentando la temperatura del gas de escape.
Medidas para el aumento de la temperatura de los gases de escape • Inyección ulterior • Realimentación de gases de escape con estrangulamiento del aire de aspiración • Calentamiento de regeneración del filtro de partículas diesel DPF
Sistemas parciales
Sistema de gases de escape
Tras la regeneración, la unidad de control CDI registra la diferencia de presión determinada y la compara con un valor de referencia. La unidad de control CDI determina de ello la carga del filtro de partículas diesel con cenizas.
Aceite del motor pobre en ceniza Para asegurar largos intervalos de mantenimiento, el sistema DPF necesita un aceite de motor especial pobre en ceniza (low SPAsh). En caso de utilización de aceites de motor convencionales, aumenta la carga de ceniza del filtro de partículas diesel. Como consecuencia disminuye el intervalo de cambio del filtro de partículas diesel.
Protección del motor y del turbocompresor por gases de escape Con una carga demasiado grande del filtro de partículas diesel, aumenta la contrapresión de los gases de escape. Esta contrapresión es determinada por el transmisor de contrapresión de los gases de escape y notificada a la unidad de control CDI.
i Indicación En caso de una contrapresión de los gases de escape demasiado alta, la unidad de control CDI conmuta a funcionamiento de emergencia, a efectos de protección. El funcionamiento de emergencia sólo se puede finalizar mediante un nuevo arranque.
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Bomba de alta presión Lado de baja presión El combustible suministrado por la electrobomba de combustible llega a la brida de la bomba de alta presión y es conducido desde este lugar a la válvula reguladora de caudal y a la válvula de sobrepresión de combustible.La válvula reguladora de caudal controla el volumen de combustible, que se conduce a través del canal anular a los tres elementos de bomba de la bomba de alta presión (afluencia de combustible a los elementos de alta presión). Para la lubricación de los elementos de bomba, estando cerrada la válvula reguladora de caudal (marcha por empuje) se conduce combustible, a través del estrangulador de suministro cero, desde la afluencia de combustible directamente al canal anular.
La válvula de sobrepresión de combustible limita la presión de combustible, que existe en la válvula reguladora de caudal, a aprox. 5 bares. Si se sobrepasa este valor, abre la válvula de sobrepresión de combustible y conduce el combustible excedente de nuevo al retorno del depósito de combustible. Adicionalmente, la válvula de sobrepresión de combustible conduce una parte del combustible, como caudal de lubricación, al árbol excéntrico. El aire eventualmente existente en el combustible, se conduce a través de la válvula de sobrepresión de combustible al retorno de la bomba de alta presión.
Bomba de alta presión (bomba de émbolos radiales) 19 Bomba de alta presión 19/1 Accionamiento de la bomba de alta presión 19/2 Afluencia de combustible (desde el filtro de combustible) 19/3 Alta presión de combustible (hacia el rail)
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19/4 Retorno de combustible (hacia el depósito de combustible) B50 Sonda térmica del combustible Y94 Válvula reguladora de caudal
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Lado de alta presión El árbol excéntrico mueve con su disco de elevación, a los émbolos contra el resorte de émbolo, hacia arriba y hacia abajo. Llenado del émbolo (A) El émbolo se mueve, mediante el resorte de émbolo, hacia abajo. El combustible impulsado por la bomba de alimentación de combustible, llega a través del canal anular, de la afluencia de combustible y contra la fuerza del resorte de válvula, a través de la válvula al cilindro. La válvula de bola impide que el combustible pueda retornar del canal de alta presión.
Generar alta presión (B) El émbolo se mueve hacia arriba por efecto del árbol excéntrico que sube. De esta manera se comprime el combustible. La válvula de aspiración cierra el volumen de suministro contra la afluencia de combustible. Si la presión de combustible en el cilindro sobrepasa la presión existente en el circuito de alta presión, abre la válvula de bola y el combustible es transportado al circuito de alta presión.
Componentes del sistema
Bomba de alta presión
Bomba de alta presión 19/3 19/4 19/5 19/6 19/8 19/9
Canal de alta presión Disco de elevación Árbol excéntrico Afluencia de combustible hacia el elemento de bomba Resorte de válvula Émbolo
19/10 19/15 19/19 19/20 19/21 A B
Resorte de émbolo Válvula de bola Válvula Brida de la bomba de alta presión Canal anular Llenado del émbolo Generar alta presión
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Etapa final del tiempo de incandescencia La etapa final del tiempo de incandescencia consta de una caja de plástico, que está reforzada mediante una placa de aluminio por el lado inferior. La electrónica integrada consta de: • Microprocesador • Placa de circuito impreso • Etapas finales La etapa final del tiempo de incandescencia tiene a disposición, a través de un bus de datos local (LIN), los siguientes parámetros sobre el estado de servicio del motor: • Número de revoluciones • Carga • Temperatura del líquido refrigerante A través del diagrama característico programado en la etapa final del tiempo de incandescencia, se determina la activación de las bujías de incandescencia. En caso de "encendido CON.", la unidad de control CDI emite una señal a la etapa final del tiempo de incandescencia. Si no tiene lugar ningún intercambio de datos con la unidad de control CDI, se interrumpe la función de incandescencia después de 2 segundos. La etapa final del tiempo de incandescencia notifica constantemente a la unidad de control CDI su estado operativo actual y los posibles errores del sistema.
Etapa final del tiempo de incandescencia (N14/3)
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Las bujías de incandescencia sirven para el precalentamiento de la cámara de combustión, con el fin de alcanzar y asegurar la temperatura de ignición necesaria de la mezcla de combustible y aire. Las bujías de incandescencia constan de un calefactor tubular, que está montado a presión en un cuerpo de bujía, de manera firme y estanca a los gases. El calefactor tubular consta de un tubo resistente a la corrosión y al gas caliente. Este tubo lleva en su interior un filamento incandescente, que está alojado en un polvo compactado de óxido de magnesio. El filamento incandescente mismo, consta de dos resistencias conectadas en serie:
Al aplicar tensión a las bujías de incandescencia se transforma primero en calor la mayor parte de la energía eléctrica en la espira calefactora. La temperatura de la punta de la bujía aumenta por lo tanto rápidamente. La temperatura de la espira de sensor aumenta con retardo y, con ella, también la resistencia. El consumo de corriente y el rendimiento total de las bujías de incandescencia se aproximan al estado final constante.
Componentes del sistema
Bujías de incandescencia
• Espira de sensor (en la punta del tubo incandescente, de un material con coeficiente térmico positivo) • Espira calefactora (con una resistencia eléctrica casi independiente de la temperatura) La espira calefactora está soldada para la conexión por el lado de masa, en la punta abombada del tubo incandescente. La espira de sensor está conectada al enchufe de conexión, a través del cual se realiza la conexión a la red de a bordo.
Diagrama de temperatura - corriente - tensión
Bujía de incandescencia (R9) 50 51 52 53
Enchufe de conexión Casquillo Anillo toroidal Cuerpo de bujía
54 55 56 57
Junta del calefactor Tubo incandescente Espira de sensor Espira calefactora
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Sonda térmica del combustible La sonda térmica del combustible se encuentra en la bomba de alta presión. La sonda determina la temperatura actual del combustible y la transmite a la unidad de control CDI. La sonda térmica del combustible es una resistencia NTC, que modifica su resistencia eléctrica en correspondencia con la temperatura del combustible. NTC es la abreviatura de "Negative Temperature Coefficient", es decir, la resistencia eléctrica disminuye al aumentar la temperatura (termistor).
Sonda térmica del combustible (B50) 1 2
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Clavija de conexión Clavija de conexión
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
El rail acumula el combustible sometido a presión de inyección. Está a disposición de todos los inyectores de combustible como acumulador para la extracción de combustible. El volumen de combustible acumulado sirve adicionalmente como amortiguador de las ondas de presión, que se producen por la alimentación pulsante de combustible de la bomba de alta presión y por la extracción de combustible brevemente grande, durante la inyección.
El sensor de presión del rail tiene la tarea de registrar la presión actual del rail y retransmitirla a la unidad de control CDI. A través de un circuito de regulación se activa entonces la válvula reguladora de presión o la válvula reguladora de caudal, por parte de la unidad de control CDI, hasta que se alcanza la presión del rail deseada.
Componentes del sistema
Rail / sensor de presión del rail
En el rail está fijada la válvula reguladora de presión y el sensor de presión del rail. Ambos rails tienen juntos ocho estranguladores (0,8 mm). Los estranguladores se montan para compensar las ondas de presión.
Rail 21 Rail 21/1 Afluencia de alta presión de la bomba de alta presión 21/2 Empalme de alta presión hacia el inyector de combustible
B4/6 Sensor de presión del rail Y74 Válvula reguladora de presión
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Válv. reguladora presión/válv. reguladora de caudal La válvula reguladora de presión está montada en el rail. La alta presión existente en el rail, está presente en la válvula reguladora de presión a través de la afluencia de alta presión. La activación tiene lugar a través de la unidad de control CDI. El estanqueizado respecto al rail tiene lugar mediante borde de fijación y el estanqueizado del lado de baja presión en dirección al entorno, tiene lugar mediante un anillo toroidal. El combustible desviado fluye a través del retorno de combustible, otra vez al depósito de combustible. En estado sin corriente, la válvula reguladora de presión limita la presión, desde 60 hasta 80 bares. La válvula reguladora de presión no se puede cambiar individualmente. La regulación de la presión del rail tiene lugar a través de la válvula reguladora de presión, con las siguientes condiciones: • Hasta 30 seg. tras el arranque del motor • Temperatura del combustible hasta 20 °C
Válvula reguladora de presión (Y74)
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La válvula reguladora de caudal regula, junto con la válvula reguladora de presión, la presión del rail (circuito de regulación de alta presión). La unidad de control CDI regula con una señal modulada por secuencia de impulsos (modulación por amplitudes de impulso), de manera adecuada a la necesidad, el caudal de combustible que llega a los elementos de bomba de la bomba de alta presión. Como consecuencia se reducen, en comparación con las bombas de alta presión no reguladas, las altas temperaturas del combustible en el retorno de combustible. Mediante la disminución del caudal de combustible, que tiene que comprimir la bomba de alta presión, se reduce también el consumo de energía de la bomba de alta presión. La regulación de la presión del rail tiene lugar a través de la válvula reguladora de caudal, con las siguientes condiciones: • A partir de 30 seg. tras el arranque del motor • Temperatura del combustible a partir de 20 °C
Válvula reguladora de caudal (Y94)
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Los inyectores de combustible tienen la tarea de inyectar en los respectivos cilindros, el combustible que se encuentra sometido a alta presión. El momento de inyección, la duración de la inyección y, por lo tanto, el caudal de inyección son determinados por los siguientes factores: • Duración de activación de cerámica piezoeléctrica • Velocidad de apertura / cierre de la aguja de inyector • Altura de carrera de la aguja • Geometría del inyector con módulo eyector de 8 orificios
Funcionamiento de la tubería de recuperación de combustible El motor arranca: Mediante el tendido de la tubería de recuperación de combustible sobre la afluencia de combustible, existe ya una presión de 4 bares en el inyector de combustible para el llenado del acoplador. El motor está en marcha: La presión de retorno en el inyector (tubería de recuperación de combustible) se mantiene mediante el estrangulador del racor en T, a una presión de 10 bares (la función del módulo acoplador corresponde a la de un taqué hidráulico).
Componentes del sistema
Inyector de combustible
Tubería de recuperación de combustible con inyector de combustible 1 60/1 60/4 60/7 60/10
Estrangulador en el racor en T Módulo de actuador Módulo de acoplador Grupo de válvulas Módulo de inyector
60/13 60/14 60/15 Y76
Retorno Hembrilla de conexión Empalme de la tubería de alta presión Inyector de combustible Tubería de recuperación de combustible
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Inyector de combustible Posición de arranque Motor PARADO El sistema de inyección está lleno de combustible, pero sin presión (presión atmosférica). El resorte de válvula del grupo de válvulas mantiene cerrado al perno de válvula, al muelle de inyector y a la aguja de inyector. No tiene lugar ninguna inyección.
Motor EN MARCHA La presión del rail generada por la bomba de alta presión está presente a través del rail en el inyector y, por lo tanto, en la aguja de inyector y, a través del estrangulador de afluencia, en la cámara de control. La aguja de inyector permanece cerrada por motivo de las relaciones de presión. No tiene lugar ninguna inyección.
Posición de arranque del inyector de combustible 50/1 50/2 50/3 50/4
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Perno de válvula Estrangulador de salida Cámara de control Estrangulador de afluencia
50/5 Bypass 50/6 Aguja de inyector 50/7 Muelle de inyector
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Función Abre la aguja Mediante la aplicación de corriente eléctrica al actuador piezoeléctrico se vuelve este más largo, presionando así a través del módulo acoplador, sobre el perno de válvula y cierra el by-pass. A través del estrangulador de salida desciende la presión en la cámara de control, abre la aguja de inyector y comienza la inyección. La velocidad de apertura de la aguja de inyector, es determinada mediante la relación de sección del estrangulador de salida y del estrangulador de afluencia. El caudal de combustible desviado llega otra vez al depósito a través del retorno de combustible. Mediante el mantenimiento de la tensión de activación, se determinan la duración de la inyección y el caudal de inyección.
Cierra la aguja El actuador piezoeléctrico se cortocircuita y se acorta. El perno de válvula deja libre el by-pass y cierra la cámara de control. A través del estrangulador de salida, del estrangulador de afluencia y del by-pass, aumenta la presión en la cámara de control al nivel de presión del rail y cierra la aguja de inyector. La inyección ha finalizado. Un cierre especialmente rápido de la aguja se consigue por el hecho de que la cámara de control se somete a presión del rail, simultáneamente a través del estrangulador de afluencia, del estrangulador de salida y del by-pass.
Componentes del sistema
Inyector de combustible
Funcionamiento del inyector de combustible 50/1 50/2 50/3 50/4
Perno de válvula Estrangulador de salida Cámara de control Estrangulador de afluencia
50/5 50/6 50/7
Bypass Aguja de inyector Muelle de inyector
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Turbocompr.gases esc./posicion.presión sobrealim. El turbocompresor por gases de escape genera la presión de sobrealimentación requerida para cada estado operativo del motor. Los gases de escape del motor son conducidos, a través del colector de escape a la caja de la turbina, y en ésta a la rueda de turbina. La energía de los gases de escape (alta presión y alta temperatura) es transmitida a la rueda de turbina, la cual comienza a girar. Como consecuencia, el rodete del compresor, que está unido a la rueda de turbina a través del eje de turbina, es propulsado con el mismo número de revoluciones. El aire aspirado por el rodete del compresor, se comprime y se conduce al motor. La presión de sobrealimentación se regula mediante la variación de los álabes de guía. El posicionador de la presión de sobrealimentación, modifica la posición de los álabes de guía en el turbocompresor por gases de escape y regula así la presión de sobrealimentación, en correspondencia con la señal de la unidad de control CDI. La variación de la geometría de turbina del turbocompresor por gases de escape, tiene lugar a través del posicionador eléctrico de la presión de sobrealimentación. Para una regulación exacta y flexible de la presión de sobrealimentación, el posicionador de la presión de sobrealimentación está equipado con una unidad electrónica para confirmación de la posición. Álabes de guía 1 2 f g h i1 i2
Turbocompresor por gases de escape (110) con posicionador de la presión de sobrealiment. (Y77/1)
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Álabes de guía cerrados Álabes de guía abiertos Anillo regulador Pivote de guía de los álabes de guía Álabe de guía Sección de flujo estando cerrados los álabes de guía Sección de flujo estando abiertos los álabes de guía
A través del motor de desacoplamiento del canal de admisión se regulan de forma continua las compuertas en los canales de admisión de llenado, en el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación. La unidad de control CDI establece, con una señal modulada por secuencia de impulsos, el valor nominal para la posición de las compuertas. La señal modulada por secuencia de impulsos es evaluada por la electrónica integrada. El motor de corriente continua desplaza la palanca reguladora a la posición correspondiente. El potenciómetro actúa como sensor de ángulo, de manera que se produce una comparación interna de valor nominal - valor real, de la posición de la palanca reguladora.
La sonda lambda de banda ancha (sonda de O2) delante del catalizador, registra el contenido de oxígeno restante en el gas de escape y entrega la correspondiente señal a la unidad de control CDI. Esta señal se necesita para la adaptación del valor medio del caudal. La sonda lambda de banda ancha es una sonda plana de corriente límite de dos células que, mediante su estructura modular, integra varias funciones. La sonda puede determinar un valor lambda exacto, no sólo en caso de lambda = 1, sino también en servicio de mezcla pobre y en servicio de mezcla rica.
Componentes del sistema
Motor desacoplam. canal admisión/sonda lambda
En caso de un funcionamiento anómalo o de una interrupción de la tensión de alimentación, retrocede la palanca reguladora por efecto del muelle, a la posición de reposo (compuertas abiertas).
Motor de desacoplamiento del canal de admisión (M55)
Sonda lambda de banda ancha (G3/2) 1 2 3 4 5 6 7
Elemento de sensor (combinación de célula de concentración Nernst y célula de bomba de oxígeno) Casquillo aislante superior Kit de estanqueidad Cuerpo de sonda Casquillo aislante inferior Tubo protector exterior Tubo protector interior
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Filtro de partículas diesel El filtro de partículas diesel sirve para el filtrado, el almacenamiento y la combustión de las partículas de hollín, resultantes del proceso de combustión del combustible Diesel. El gas de escape (A) no filtrado, entra en los canales abiertos hacia delante del filtro de partículas diesel. El gas de escape se filtra allí, a través de las paredes porosas del cuerpo filtrante alveolar cerámico (silicio carburo) y sale por los canales abiertos hacia atrás. El gas de escape (B) filtrado es evacuado por el sistema de escape. Las partículas diesel se retienen así físicamente en el cuerpo filtrante del filtro de partículas diesel, y se queman durante la fase de regeneración. La carga de hollín y ceniza del filtro de partículas diesel, es determinada a través del transmisor de presión diferencial DPF, por la unidad de control CDI.
Filtro de partículas diesel A B C
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Gas de escape no filtrado Gas de escape filtrado Paredes del filtro
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
La sonda térmica delante del catalizador determina la temperatura actual de los gases de escape delante del catalizador. La sonda térmica delante del DPF determina la temperatura actual de los gases de escape detrás del catalizador (delante del filtro de partículas diesel). La resistencia NTC montada modifica su resistencia eléctrica conforme a la temperatura de los gases de escape y entrega la correspondiente señal de tensión a la unidad de control CDI. Esta señal de tensión sirve a la unidad de control CDI para la supervisión del aumento de la temperatura de los gases de escape, antes o durante la fase de regeneración.
Sonda térmica delante del catalizador (B19/7) Sonda térmica delante del DPF (B19/9)
El transmisor de presión diferencial DPF registra la diferencia de presión de los gases de escape, delante y detrás del filtro de partículas diesel. La diferencia de presión de los gases de escape es registrada a través de las tuberías de presión de gases de escape, delante y detrás del DPF. La diferencia entre las presiones de gases de escape, delante y detrás del DPF, actúa sobre el elemento sensor de presión piezorresistivo integrado. De esta manera se genera una tensión que se amplifica mediante la plaqueta de silicio integrada y se retransmite como señal de tensión a la unidad de control CDI.
Componentes del sistema
Sonda térmica / transmisor de presión diferencial
Transmisor de presión diferencial (B28/8) 1 2 3
Empalme de presión de gases de escape delante del DPF Empalme de presión de gases de escape detrás del DPF Conexión eléctrica
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Componentes del sistema
Transmisor de contrapresión de los gases de escape El transmisor de contrapresión de los gases de escape determina la contrapresión del gas de escape delante del turbocompresor por gases de escape. El transmisor de contrapresión de los gases de escape le sirve a la unidad de control CDI para el cumplimiento de las siguientes tareas: • Vigilancia del grado de llenado del filtro de partículas diesel DPF • Protección del turbocompresor por gases de escape • Protección del motor La contrapresión de los gases de escape deforma una membrana, que actúa sobre un potenciómetro. Como consecuencia, el potenciómetro modifica el valor de resistencia e influye así sobre la tensión de señal. Esta sirve a su vez a la unidad de control CDI como información sobre la contrapresión de los gases de escape.
Transmisor de contrapresión de los gases de escape (B60) 1 2 3
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Clavija 1 Tensión de señal Clavija 2 Tensión del sensor (5 V) Clavija 3 Masa de sensor
A B
Empalme de medición de presión Membrana
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
El elemento de ajuste de la mariposa de estrangulación es activado por la unidad de control CDI con una señal modulada por secuencia de impulsos, y regula el caudal de aire aspirado a través de la mariposa de estrangulación existente. A través del empalme de realimentación de gases de escape con estrangulador mezclador, se agrega al aire aspirado, el gas de escape realimentado. En el empalme de medición de presión, que está integrado en la caja, se toma la presión para el transmisor de presión (tubo distribuidor de aire de sobrealimentación).
El posicionador de realimentación de gases de escape controla el flujo de paso del gas de escape, a través del radiador de realimentación de gases de escape, hacia el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación. Al mismo tiempo se determina el caudal de gases de escape, por parte de la unidad de control CDI. En caso de una activación por el lado de masa a través de la unidad de control CDI, se abre la válvula electromagnética y deja libre el gas de escape que entra. La sección de abertura liberada, determina el caudal de gases de escape que pasa.
Elemento de ajuste de la mariposa de estrangulación (M16/6)
Posicionador de realimentación de gases de escape (Y27)
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
Componentes del sistema
Elem.ajuste marip.estr./posicion.realim.gases esc.
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Componentes del sistema
Unidad de control CDI Una función esencial de la gestión electrónica del motor es la regulación de la inyección Common-Rail: • El momento de inyección y el caudal de inyección se regulan mediante la activación de los actuadores piezoeléctricos. • La presión de inyección en el rail se regula mediante la activación de la válvula reguladora de presión o de la válvula reguladora de caudal. Además, se controla también el caudal de suministro de la bomba de alta presión. A las funciones relacionadas con la inyección, pertenecen también: • Regulación del ralentí • Regulación electrónica del régimen de giro uniforme del motor • Adaptación del valor medio de caudal apoyada por HFM, para el caudal de inyección • Compensación de la desviación de caudales mínimos basada en la suavidad de marcha
Igual que en la gestión electrónica del motor para el motor de gasolina, existe aquí también un interfaz de pares. La característica esencial es la determinación de un requerimiento de par de giro total, que además de la posición del pedal acelerador, considera también otros de requerimientos de par, por parte de los sistemas SPEEDTRONIC y ESP. Para la supervisión de todos los componentes del sistema y funciones, el sistema de gestión del motor dispone de eficientes funciones de diagnóstico: • • • • •
Gestión de memorias de averías Diagnóstico del sistema de gestión del motor Diagnóstico europeo de a bordo (EOBD) Diagnóstico a través de bus CAN Diagnóstico a través de cable K
La unidad de control CDI cumple además otras funciones: • • • • • • •
Limitación del número de revoluciones Corte de combustible en régimen de retención Regulación de la presión del rail Control del aire Control del accionamiento Diagnóstico Funciones especiales
Unidad de control CDI (N3/9)
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
Clasificación de inyectores CDI 4 Desde 2004 con el sistema CDI 4, se amplió la clasificación a una codificación IMA de 7 dígitos. Se trata aquí de una codificación con una clasificación de escalonamiento todavía más preciso.
Compensación de caudal de los inyectores
Componentes del sistema
Clasificación / código IMA
La compensación de caudal de los inyectores (IMA) permite una adaptación todavía más exacta (caudal de inyección) de los diversos inyectores. Después de un cambio de inyectores, se tiene que parametrizar la unidad de control del motor, en correspondencia con la codificación IMA. Esto se realiza a través del sistema de asistencia al diagnóstico (DAS) bajo el punto de menú "Adaptación de unidades de control / adaptación del caudal de inyección de los inyectores".
Codificación IMA (de 7 dígitos)
Hay que asegurarse de que, tras un cambio de los inyectores, se registren los códigos IMA correctos. Si no se registran los códigos IMA o si se registran incorrectamente, se pueden producir las siguientes irregularidades: • Formación de humo • Funcionamiento del motor irregular o con sacudidas • Pérdida de potencia
i Indicación Clasificación de inyectores CDI 2 En Julio de 2000 se introdujo para los motores 611 y 612, con el sistema CDI 2 una clasificación de inyectores. La clasificación de inyectores en tres clases, describe la característica de caudal del correspondiente inyector. Clasificación de inyectores CDI 3 En el sistema CDI 3 se encuentran dos tipos de inyectores: • Inicialmente no estaba prevista ninguna clasificación de los inyectores para CDI 3 (inyectores sin clasificación). • La actualización CDI-3 introdujo, a mediados de 2003, inyectores con una codificación IMA de 6 dígitos (compensación de caudal de los inyectores).
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Anexo
Abreviaturas
BAS
IMA
Sistema de servofreno de emergencia
Compensación de caudal de los inyectores
CAN
KAT
Controller Area Network
Catalizador
CDI
LIN
Inyección directa Common-Rail
Local Interconnect Network (red de interconexión local)
CO2 Dióxido de carbono
NOx Óxidos de nitrógeno
CR Common Rail DAS Sistema de asistencia al diagnóstico (DAS) DPF Filtro de partículas diesel ESP Programa electrónico de estabilidad EOBD Diagnóstico europeo de a bordo EZS Interruptor electrónico de encendido y arranque HFM
NTC Negative Temperature Coefficient (coeficiente negativo de temperatura) O2 Oxígeno PWM Modulación por amplitudes de impulso TPM Tempomat SA Equipamiento opcional VTG Geometría variable de turbina
Medidor de la masa de aire por película caliente
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b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
A
F
Aceite del motor pobre en ceniza . . . . . . . 27 Aumento de la temperatura de los gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Filtro de partículas diesel . . . . . . . . . . 40
B Bomba de alta presión . . . . . . . . . . . 28 Bujías de incandescencia . . . . . . . . . . 31
C Calentamiento de arranque . . . . . . . Calentamiento de diagnóstico . . . . . . Calentamiento de disposición de arranque . Calibrado del caudal cero . . . . . . . . Canal de admisión de llenado . . . . . . Canal de admisión de paso espiral . . . . Caudal de inyección . . . . . . . . . . Circuito de alta presión . . . . . . . . . Circuito de baja presión . . . . . . . . . Clasificación de inyectores . . . . . . . Codificación IMA . . . . . . . . . . . . Comparación de sistemas CDI . . . . . . Compensación de caudal de los inyectores
. . 15
I Incandescencia de emergencia Innovaciones . . . . . . . Inyección directa Diesel . . . Inyección previa . . . . . . Inyección principal . . . . . Inyección ulterior . . . . . .
. . . . . . . . 15 . . . . . . . . . 8 . . . . . . . . . 6 . . . . . . . . 21 . . . . . . . . 21 . . . . . . . . 21
. . 15
M
. . 15
Motor de desacoplamiento del canal de admisión . . . . . . . . . . . . . 39
. . 19 . . 22 . . 22 . . 21 . . 18 . . 16 . . 45 . . 45 . . . 9 . . 45
Anexo
Conceptos guía
P Posicionador de la presión de sobrealimentación Posicionador de la realimentación de gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . Precalentamiento . . . . . . . . . . . . . Principio CDI . . . . . . . . . . . . . . . Protección del motor y del turbocompresor por gases de escape . . . . . . . . . . . .
38 43 15 . 6 27
R
D Desacoplamiento del canal de admisión . . . . 22
E Elemento de ajuste de la mariposa de estrangulación . . . . . . . . . . . . . . . 43 Esquema de funcionamiento con DPF . . . . . 10 Etapa final del tiempo de incandescencia . . . 30
Rail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Realimentación de gases de escape . . . . Regeneración del DPF . . . . . . . . . . Regulación de alta presión . . . . . . . . . Regulación de la presión de sobrealimentación Retrotratamiento de los gases de escape con DPF . . . . . . . . . . . . . . . .
. 33 . 25 . 27 . 19 . 23 . 26
Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4 b
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Anexo
Conceptos guía S
T
Señales de mando . . . . . . . . . . Sensor de presión del rail . . . . . . . Sistema de alta presión . . . . . . . . Sistema de baja presión . . . . . . . . Sistema de precalentamiento . . . . . . Sistema de precalentamiento de arranque rápido . . . . . . . . . . . . . . . . Sobrealimentación . . . . . . . . . . Sonda lambda de banda ancha . . . . . Sonda térmica
. . . 15
Testigo de control de precalentamiento . Transmisor de contrapresión de los gases de escape . . . . . . . . . . . . . . Transmisor de presión diferencial . . . . Turbocompresor por gases de escape . .
. . . 14
U
. . . 12 . . . 33 . . . 19 . . . 17
. . . 23
. . . 42 . . . 41 . . . 38
Unidad de control CDI . . . . . . . . . . . . 44
. . . 39
Combustible . . . . . . . . . . . . . . . 32 delante del catalizador . . . . . . . . . . . 41 delante del DPF . . . . . . . . . . . . . . 41
48
. . . 15
V Válvula reguladora de caudal . . . . . . . . . 34 Válvula reguladora de presión . . . . . . . . . 34 Ventajas CDI . . . . . . . . . . . . . . . . 8
b Descripción del sistema Inyección Diesel Common-Rail CDI 4
