club93-eleauto7

7/28/2019 Club93-eleauto7

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Editorial 1

Mediciones electrnicas en el autoMvil

Di-rec-tor-Ing. Horacio D. Vallejo

Pro-duc-cinJos Mara Nieves (Grupo Quark SRL)

Seleccin-y-Recopilacin-de-esta-Obra:Ing. Horacio Daniel Vallejo

[email protected]

SObRe APORteS Del Club Se,-MOnOgRAfAS ylA ReviStA SAbeR eleCtRniCA

Coordinacin:Ing. Ismael Cervantes de Anda

Edi-to-rial-QUarK-S.r.l.

Pro-pie-ta-ria-de-los-de-re-chos-en-cas-te-lla-no-de-la-pu-bli-ca-cin-men-

sual-Sa-bEr-ElEc-tr-ni-ca -San-Ricardo-2072-(1273)--Ca-pi-tal---Fe-de-ral--Buenos-Aires--Argentina---T.E.-43018804Ad-m-s-ra-c-y-n-o-cos

Teresa C. Jara (Grupo Quark SRL)Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV)

Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV)

SaffLiliana Teresa Vallejo

Mariela VallejoDiego Vallejo

Luis Alberto Castro Regalado (SISA SA de CV)Jos Luis Paredes Flores (SISA SA de CV)

Ss--mas: Paula Mariana VidalRd-y-Com-pu-a-do-ras: Ral Romero

vdo-y-Amacos: Fernando Fernndezl-a-s:-Fernando FloresCo-a-du-ra: Fernando Ducach

tcca-y-Dsarroo-d-Proopos:-Alfredo Armando Flores

A-c-a-C-Alejandro Vallejo

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i-r-:-www-.w-b-c-ro--ca-.co-m.mx

Pubcdad:Rafael Morales

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Cub-Se:[email protected]

ed-o-ra-Quark-SRlSan Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal

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Impresin: Talleres Babieca - Mxico

Este es el sptimo tomo de la coleccin Club Saber Electrnica dedicado a laelectrnica del automvil. En nmeros anteriores hemos visto los diferentes mtodos deinyeccin electrnica, el sistema OBD II, la funcin de la computadora de a bordo,cmo realizar el mantenimiento de sistemas electrnicos, cmo se escanea un veh-culo, la forma de realizar mediciones con el multmetro y el osciloscopio y brindamoslos montajes de algunos circuitos e instrumentos tiles tanto para el mecnico comopara el electrnico.

Este volumen intenta ir un poco ms a fondo con las mediciones electrnicas enel coche. Explicamos la relacin de los diferentes sensores y actuadores con el sistemade control electrnico (computadora o ECU) en un sistema de inyeccin directa de

gasolina para luego detallar los procedimientos que nos permitirn saber si cada ele-mento funciona como corresponde.

En los captulo 2 y 3 mostramos los componentes que integran el sistema de inyec-cin directa de gasolina, basndonos en un dispositivo Bosch Motronic MED 7 emple-ado en el Lupo FSI y en el Golf FSI de Volkswagen. El objetivo que se plantea al desa-rrollo de motores consiste en reducir el consumo de combustible y con ste tambinlas emisiones de escape. Las emisiones de hidrocarburos, xidos ntricos y monxidode carbono se reducen hasta un 99% al hacer intervenir a un catalizador de tres vas.

Por su parte, el dixido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la com-bustin, siendo el causante del efecto invernadero, slo se puede reducir a base dedisminuir el consumo de combustible.

Esto, sin embargo, apenas sigue siendo posible en sistemas con formacin exter-na de la mezcla (inyeccin en el colector de admisin).

Por ese motivo, en los vehculos Lupo FSI y Golf FSI se emplearon por primera vezmotores con el sistema de inyeccin directa de gasolina Bosch Motronic MED 7.

Con este sistema se consigue un potencial de reduccin de hasta un 15% encomparacin con un motor comparable con inyeccin en el colector de admisin.

En el captulo 4 se muestra cmo realizar mediciones electrnicas para verificar elestado de cada componente del sistema.

Cabe aclarar que para la elaboracin de este texto nos basamos en bibliografatanto de Bosch como de Volkswagen, lo que representa un elemento ms de la cali-dad de su contenido.

Hasta el mes prximo!

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Editorial

Del Ed l Le


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Captulo 1:

Funcionaminto dl Sistma

d Inyccin a gasolina...............3Introduccin .................................................................3Funcionamiento del Sistema de InyeccinDirecta de Gasolina .....................................................7El Colector de Admisin Vertical...................................8Mezcla Estratificada .....................................................8Mezcla Homognea: ...................................................9Reduccin en las Emisiones de

Gases Contaminantes................................................10El Sistema de Inyeccin Directade Gasolina Bosch .....................................................10Funcionamiento en Modo Estratificado 11Funcionamiento en Modo Homogneo-Pobre .........11Modo de Carga Estratificada.....................................12

Admisin.....................................................................12Flujo del Aire ...............................................................13Inyeccin ...................................................................13Formacin de la Mezcla ............................................13Combustin................................................................14Modo de Carga Homogneo-Pobre .........................14

Admisin.....................................................................14

Inyeccin ...................................................................14Formacin de la Mezcla ............................................15Combustin................................................................15IModo Homogneo....................................................15

Admisin ....................................................................15Inyeccin ...................................................................15Formacin de la Mezcla ...........................................16Combustin ...............................................................16

Captulo 2:

gstin elctrnica dl Motor:

el Sistma d Control ..................19Introduccin ...............................................................20Funciones de la ECU ..................................................20Control de la Inyeccin de Combustible...................20Control del Tiempo de Inyeccin...............................20Control de la Distribucin de Vlvulas........................20Control de Arranque ...................................................20Entradas......................................................................24Salidas ........................................................................24Gestin del Motor Basada en el Par...........................24Implementacin en el Modo Estratificado ................25Implementacin en el Modo Homogneo-Pobre y en elModo Homogneo ...................................................25Sistema de Encendido ..............................................25Reglaje de Distribucin Variable .................................26La Recirculacin de Gases de Escape .....................27La Vlvula de Recirculacin de Gases de Escape ...27

Sistema de Escape ....................................................28Refrigeracin de los Gases de Escape .....................28Refrigeracin del Colector de Escape ......................28El Tubo de Escape de Tres Caudales ........................28Sonda Lambda de Banda Ancha .............................29Aplicaciones de la Seal ..........................................29El Catalizador Previo de Tres Vas ...............................29Sensor de Temperatura de los Gases de Escape .....29Catalizador-acumulador de NOx ..............................30La Unidad de Control para Sensor de NOx ...............31Sensor de NOx ...........................................................31Modo de Regeneracin ............................................32Esquema Elctrico .....................................................33

Captulo 3:

gstin elctrnica dl Motor:

el Sistma d Combustibl .........37Introduccin ...............................................................38Funcionamiento del Sistema de Combustible...........38La Bomba de Combustible de Alta Presin ..............39

Vlvula Reguladora de Presin de Combustible .......40Sensor de Presin de Combustible ............................40Los Inyectores de Alta Presin ....................................42

Excitacin de los Inyectores de Alta Presin .............42La Vlvula Dosificadora de Combustible ..................43El Depsito de Carbn Activo (Canister) ...................43Sistema de Admisin de Aire .....................................45El Acelerador Electrnico .........................................46Colector de Admisin VariableMediante Trampas (Chapaletas) ...............................46Electrovlvula de Control paraChapaleta en el Colector de Admisin ....................48Medidor de la Masa de Aire conSensor de Temperatura del Aire Aspirado .................48Sensor de Presin en el Colector de Admisin ..........48Sistema de Recirculacin de

Gases de Escape (EGR) ............................................49Sensor de Presin para Amplificacinde Servofreno ............................................................50Conclusiones ..............................................................50

Captulo 4:

Pruba d los Componnts dl

Sistma elctro/elctrnico .........55Introduccin ...............................................................55Sistema Mono Punto Bosch MA 1.7............................56Sistema Mono Punto Magneti Marelli G7.11...............56Sistema Multi Punto, Inyeccin Simultnea Bosch

Motronic 5.1 ...............................................................57Inyeccin Multi Punto Semi Secuencial EEC-IV...........58

Pruebas Especficas en Componentes.......................59Vlvula de Inyeccin .................................................59Medidor de Flujo de Aire (Caudalmetro) ..................60Potencimetro de la Mariposa ...................................60Sensor de Temperatura del Motor ..............................60

Actuador de Ralenti....................................................61Sonda Lambda...........................................................61Sensor de Revoluciones..............................................61Pruebas del Sistema de Alimentacinde Combustible..........................................................62Presin.........................................................................62

Caudal .......................................................................63Medicin de Corriente................................................65Sensores: Oscilogramas..............................................67Sensor de Presin Absoluta enel Colector MAP ..........................................................67Sonda Lambda (Sensor de Oxgeno) .........................68Qu es un Sensor de Temperatura?..........................68Sensor de Temperatura ..............................................68Sensor de Posicin de la Mariposade Aceleracin (TPS) ...................................................69Sensor de Tipo Potencimetro....................................69Tipo de Sensor con Interruptores.................................69Prueba de la Tensin de Corriente Continua desdeel Sensor de la Mariposa de Aceleracin..................70Sensor de Posicin del Cigeal/Eje de Levas(CPS) ptico ...............................................................70Qu es el Sensor de Posicin del Cigeal? ............71Sensor de Posicin del Cigeal/Ejede Levas (CPS) Magntico..........................................71Sensor de Velocidad del Vehculo (VSS) ....................72Qu es el Sensor de Detonacin?............................73El Sensor de Detonacin ............................................73Sensor de Caudal de Aire ..........................................74Medidor de Caudal Msico de Aire...........................74Sensor de Caudal Msico de Aire..............................74

Medidor de Caudal de Aire Potenciomtrico............75Actuadores .................................................................76Recirculacin de Gases de Escape ...........................76Sensor de Posicin de la Vlvula deRecirculacin de Gases de Escape ...........................76El Inyector de Gasolina...............................................77Prueba de Inyectores .................................................77Cmo Probar Inyectores Usando unBanco de Prueba .......................................................77

Vlvula de Inyeccin..................................................78Control de A ire al Ralenti/Control................................80Prueba de una Vlvula de Control de

Aire de Ralenti.............................................................80Sensor de Detonaciones CristalPiezoelctrico .............................................................80


2 Club Saber Electrnica N 93

MEDicionEs ELEctrnicas E EL autoMviL

suMario


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Captulo 1 3

Las emisiones contaminantes de hidrocarburos, xidos ntricos y monxido de carbonose reducen hasta un 99% con el empleo de un catalizador de tres vas. Por su parte, eldixido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la combustin, siendo el cau-sante del efecto invernadero, slo se puede reducir a base de disminuir el consumo de

combustible. Teniendo en cuenta estos factores vemos que los sistemas de inyeccincon formacin externa de la mezcla (inyeccin en el colector de admisin MPi) no sirvenpara cumplir estos objetivos, por eso la necesidad de desarrollar un sistema capaz decumplir con estos compromisos. Este sistema es el motor de inyeccin directa de gaso-lina. Con lo motores de inyeccin directa de gasolina se consiguen dos objetivos princi-pales: reducir el consumo de combustible y las emisiones contaminantes de escape. Lasdiferentes marcas de automviles cada vez mas se estn decidiendo por equipar susmodelos de gasolina con motores de inyeccin directa. Primero fue la marca japonesaMitsubishi con los motores GDi, ahora le siguen Renault con los motores IDE, el grupoPSA con los motores HPi, y Volkswagen con los motores FSi. En este captulo veremos

en qu consiste este sistema de inyeccin como antesala para saber cules son los com-ponentes electrnicos que precisa para supervisar su correcto funcionamiento.

Captulo 1

Funcionamiento del Sistema deInyeccin a Gasolina


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IntroduccIn

En la figura 1 tenemos la imagen del motor queposee inyeccin directa de gasolina. Si comparamos elsistema de inyeccin en los colectores (inyeccin indirec-

ta tambin llamados MPI) con la inyeccin directa degasolina, entendemos por qu esta ltima es superior a laprimera. Los inyectores de un motor de gasolina (MPI) sue-len estar ubicados en el colector de admisin, lo queexplica la denominacin de estos sistemas. El combusti-ble es inyectado por delante de una vlvula cerrada obien encima de la vlvula abierta y es mezclado deforma casi completa con el aire de admisin en cadauna de las toberas del colector de admisin. Pero estamezcla de aire y neblina de combustible inyectado nopermite su perfecta explosin en el cilindro si no est pre-parada conforme a una exacta relacin estequiomtricacomprendida en unos lmites muy especficos (1/14,7). Enel caso de los motores dotados de un catalizador de tresvas es vlida la ideal ecuacin de lambda igual a uno.Esta precisa relacin de aire/combustible tiene que serajustada durante cada uno de los ciclos del motor cuan-do la inyeccin tiene lugar en el colector de admisin. Elproblema de estos sistemas de inyeccin (indirecta) vienedado principalmente a cargas parciales del motor cuan-do el conductor solicite una potencia no muy elevada,por ejemplo, (acelerador a medio pisar). Para que el lec-tor comprenda, los efectos se podran comparar con una

vela encendida dentro de un envase que se va tapandopoco a poco por su apertura superior: la llama de la velava desapareciendo conforme empeoran las condicionesde combustin. Esta especie de estrangulacin suponeun desfavorable comportamiento de consumo de unmotor de ciclo Otto en los momentos de carga parcial.

Los inyectores de este sistema no estn ubicados enlas toberas de admisin, sino que estn incorporados deforma estratgica con un determinado desplazamientolateral por encima de las cmaras de combustin, figura2.

En este tipo de motor, la inyeccin directa de la gaso-

lina posibilita una definicin exacta de los intervalos dealimentacin del carburante en cada ciclo de trabajo delos pistones as como un preciso control del tiempo quese necesita para preparar la mezcla de aire y combusti-ble. En unas condiciones de carga parcial del motor, elcombustible es inyectado muy cerca de la buja y conuna determinada turbulencia cilndrica (efecto tumble) alfinal de la fase de compresin mientras el pistn se estdesplazando hacia su punto muerto superior. Esta con-centrada carga de mezcla puede ser explosionada aun-que el motor se encuentre en esos momentos en una

fase de trabajo con un determinado exceso de aire(1/12.4).

El grado de efectividad termodinmica es correspon-

dientemente ms alto. Comparado con un sistema deinyeccin en el colector de admisin (MPI) se obtienen



Figura 1

Figura 2

Figura 3


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unas importantes ventajas de consumo de combustiblemerced a la eliminacin de la citada estrangulacin.

Entre las principales ventajas de este sistema de inyec-cin podemos mencionar las siguientes:

O Desestrangulacin en los modos operativos conmezcla "estratificada". En estos modos operativos se tra-

baja con un valor lambda comprendido entre 1,55 y 3.Esto permite abrir ms la mariposa y aspirar mas aire, porque tiene que superar una menor resistencia que provo-caba la vlvula de mariposa al estar medio cerrada,figura 3.

O En el modo estratificado el motor trabaja con unvalor lambda desde 1,6 hasta 3, consiguiendo unareduccin de consumo de combustible considerable.

O Se tienen menos prdidas de calor cedido a lasparedes de los cilindros Esto es debido a que en el modode mezcla "estratificada" la combustin nicamentetiene lugar en la zona prxima de la buja, esto provocamenores prdidas de calor cedido a la pared del cilin-dro, con lo cual aumenta el rendimiento trmico delmotor, figura 4.

O El motor posee una alta compatibilidad con larecirculacin de gases de escape, equivalente hasta un25% debido al movimiento intenso de la mezcla en elmodo homogneo. Para aspirar la misma cantidad deaire fresco que cuando trabaja con bajos ndices derecirculacin de gases se procede a abrir la mariposa degases un tanto ms. De esa forma se aspira el aire supe-rando una baja resistencia y disminuyen las prdidas

debidas a efectos de estrangulamiento, figura 5.O Con la inyeccin directa del combustible en el cilin-

dro se extrae calor del aire de admisin producindose,a su vez, un efecto de refrigeracin de ste. La tenden-cia al picado se reduce, lo que permite aumentar a suvez la compresin. Una mayor relacin de compresinconduce a una presin final superior en la fase de com-presin, con lo cual tambin aumenta el rendimiento tr-mico del motor.

O Se puede reducir el rgimen de ralent, y se facilitael arranque en fro debido a que al reanudar la inyeccinel combustible no se deposita en las paredes de la

cmara de combustin. La mayor parte del combustibleinyectado puede ser transformada de inmediato enenerga utilizable. El motor funciona de un modo muyestable, incluso al trabajar con regmenes de ralent msbajos, figura 6.

Pese a todo lo dicho, el empleo de este sistema deinyeccin de gasolina tambin tiene sus inconvenientes,entre los que podemos destacar:

o Problemas en el tratamiento de los gases de esca-

pe para cumplir las normativas anticontaminacin. Losxidos ntricos que se producen con motivo de la com-

Funcionamiento del Sistema de Inyeccin a Gasolina

Captulo 1 5

Figura 4

Figura 5

Figura 6


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bustin en el modo "estratificado" y en el modo "homo-gneo-pobre" no pueden ser transformados suficiente-mente en nitrgeno por medio de un catalizador con-vencional de tres vas. Slo desde que ha sido desarrolla-do el catalizador-acumulador de NOx tambin se cum-ple la norma de emisiones de escape EU4 en estosmodos operativos. Los xidos ntricos se acumulan inter-namente en ese catalizador y se transforman en nitrge-no mediante medidas especficas para ello. En la figura7 podemos observar las emisiones en funcin de lambda(relacin de aire / combustible).

o Necesidad de reducir al mximo el azufre presenteen la gasolina. Debido a la similitudqumica que tiene con respecto a losxidos ntricos, el azufre tambin sealmacena en el catalizador / acu-mulador de NOx y ocupa los sitios

destinados a los xidos ntricos.Cuanto mayor es el contenido deazufre en el combustible, tanto msfrecuentemente se tiene que rege-nerar el catalizador-acumulador, locual consume combustible adicio-nal. En la grfica inferior se comparadistintas clases de gasolinas que hayen el mercado y se aprecia lainfluencia que tiene el contenido deazufre sobre la capacidad de acu-mulacin del catalizador / acumula-

dor de NOx. Vea en la figura 8 cmo es la acumulacinde NOx.

La marca Mitsubishi fue la primera en construir moto-res de inyeccin directa de gasolina.

En este motor la gasolina es inyectada directamenteen el cilindro, con lo que se eliminan prdidas y se mejo-ra el rendimiento.

La cantidad exacta de gasolina se introduce con unatemporizacin muy precisa, consiguiendo una combus-tin completa, figura 8. Las innovaciones tecnolgicasque presentan estos motores son:


Figura 7


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O Colectores de admisin verticales.O Pistones con una forma especial (deflector).O Bomba de combustible de alta presin.O Inyectores de alta presin.

FuncIonamIento del SIStema

de InyeccIn dIrecta de GaSolIna

En la figura 9 tenemos una representacin del motor

de inyeccin a gasolina y en la figu-ra 10 el esquema general de losdiferentes elementos que formaneste sistema.En dicha figura se ve el circuito de

admisin de aire y el circuito desuministro de combustible. El circuitode admisin de aire empieza con elsensor (1) encargado de medir lacantidad de aire que, en funcin dela carga, entra en el motor. Tambindispone de unas electrovlvulascolocadas en by-pass en dicho cir-cuito y que actan; la (2) en com-pensacin de la necesidad de aireadicional debido al accionamientode elementos auxiliares del motor yla (3) en caso de un control de todoo nada. La vlvula reguladora deralent (4) es la encargada de man-tener el rgimen de giro del motor

constante y acta controlando el paso del flujo de airedespus de la mariposa. Finalmente, la vlvula EGR (5)realiza la funcin de recircular los gases de escape cuan-do las altas temperaturas y presiones de combustin pro-vocan la aparicin de los peligrosos xidos de nitrgenoen los gases de escape.

Se puede observar la posicin vertical de los colecto-

res de admisin que permiten, gracias a la longitud y sucuidado pulimentado, aumentar el rendimiento volum-trico. En el circuito de suministro de combustible al motor


Captulo 1 7

Figura 8

Figura 9


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la gasolina parte del depsito (6) gracias a una bombaprevia (7) de baja presin que pasa por un filtro y un regu-lador de presin (8) y se conduce a un conjunto hidruli-co (9) que incorpora una bomba de alta presin. Un con-junto regulador de alta presin (10) mantiene la presin

de inyeccin en su ultimo tramo hacia el inyector (11). Labomba inyecta mezcla carburante a una presin de 50bar y utiliza un sensor de presin de combustible para elcontrol preciso de la alimentacin. En el escape delmotor se incorpora un convertidor cataltico (12) para eli-minar los restos de NOx cuando el motor trabaje conmezcla pobre o estratificada.

el colector de admISIn VertIcal

En este sistema, el uso del colector de admisin per-mite crear un flujo de aire en la admisin del tipo girato-rio en sentido de las agujas del reloj, con el que se consi-gue un mayor rendimiento. La ventaja de este sistema deflujo giratorio respecto al turbulento utilizado en la mane-ra clsica (inyeccin indirecta), es que en este ultimo tien-de a concentrarse el combustible en la periferia del cilin-dro y por tanto alejado de la buja, en cambio el giratoriopermite concentrarlo en el lugar que mas interesa para

una mejor combustin: alrededor de la buja. El hecho deque se realice siguiendo el sentido horario obedece a lanecesidad de evitar que por medio de la inyeccin direc-ta de gasolina choque con la buja, ya que esto crea unaacumulacin de holln que provoca falsas explosiones. Si

el flujo girara hacia la izquierda no dara el tiempo sufi-ciente para conseguir que el chorro de gasolina inyecta-do directamente se vaporizase. El ngulo relativamentegrande del inyector ayuda a asegurar que tambin ten-dr tiempo suficiente para que el chorro pulverizado decombustible se vaporice, incluso cuando se inyectadurante la carrera de compresin. El deflector del pistnayuda a concentrar la mezcla de aire/gasolina rica alre-dedor de la buja.

La mezcla, rica alrededor de la buja, pobre en la peri-feria, permite que el motor GDI de Mitsubishi funcionesuavemente en el modo de combustin ultra-pobre, conla asombrosa relacin de aire 40/1, con lo cual se consi-gue una importante economa de combustible. Losmotores de inyeccin directa gasolina funcionan con dostipos de mezcla segn sea la carga del motor: mezclaestratificada y mezcla homognea.

mz esifi:El motor es alimentado con una mezcla poco enri-



Figura 10


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quecida cuando el vehculo se desplaza en unas condi-ciones de carga parcial (pedal del acelerador a mediopisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para ali-mentar el motor, ste debe ser alimentado de formaestratificada.

La mezcla de aire y combustible se concentra entorno a la buja ubicada en una estratgica posicin cen-tral en las cmaras de combustin, en cuyas zonas peri-

fricas se acumula prcticamente slo una capa de aire.De esta manera se consigue la eliminacin de la

mencionada estrangulacin para proporcionar un impor-tante ahorro de combustible. La positiva caracterstica deeconoma de consumo es tambin una consecuenciade la disminuida dispersin de calor. El aire concentradode la manera comentada en la periferia del espacio decombustin mientras se produce la explosin de la mez-cla en la zona central de la cmara proporciona unaespecie de aislamiento trmico. Con esta estratificacinespecfica de la carga, el valor Lambda en el rea de

combustin oscila entre 1,5 y 3.Con este funcionamiento, la inyeccin directa degasolina alcanza en el campo de carga parcial el mayorahorro de combustible frente a los inyecciones conven-cionales : en marcha de ralent incluso un 40%.

Vea la figura 11, durante la fase de admisin (1) elvolumen de aire procedente de los colectores de admi-sin verticales recorre la superficie curvada del pistn (2)y refluye hacia arriba creando un potente flujo giratorio enel sentido de la agujas del reloj. El control del flujo es posi-ble gracias a sensores de flujo de aire de tipo Karman,que controlan la contrapresin baja, y a dos solenoides

de la vlvula by-pass que permiten que grandes cantida-des de aire lleguen al cilindro con suavidad, lo que esimportantsimo cuando se trata de funcionar con relacio-nes de aire/combustible extremadamente pobres dehasta 40/1.

Durante la compresin del pistn la forma giratoria sedescompone en pequeos y numerosos torbellinos.Luego, en la ultima fase de la carrera de compresin, elinyector de turbulencia de alta presin pulveriza el com-bustible (3) siguiendo una espiral muy cerrada. Este movi-miento de turbulencia junto con la elevada densidad delaire comprimido y los pequeos torbellinos, mantienencompacto el chorro pulverizado de combustible. El com-

bustible se concentra alrededor de la buja. La mezclaaire/combustible es rica en el centro y pobre en la perife-ria. Finalmente salta la chispa en la buja (4) y el potenteproducto de la combustin es controlado por la cavidadesfrica del pistn que se va extendiendo mediante unareaccin en cadena. El resultado de todo este proceso esuna mejora del 20% en el ahorro de combustible.

mz Hg:Mediante un sistema electrnico, el control inteligente

de la inyeccin permite disponer asimismo de una mez-

cla homognea en los regmenes ms elevados (cuandose exige potencia al motor). La inyeccin es adaptada deforma automtica y el combustible no es inyectado enlas fases de compresin sino en las de admisin, figura12. Unas determinadas leyes de la termodinmica impo-nen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindrosy una disminucin de la temperatura de compresin enestas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectossecundarios tambin muy positivos que se manifiestan enforma de unos elevados valores de potencia y par motor.Con una relacin de compresin alta por encima de 11(11,5:1) ofrece un valor significativamente ms alto que

un motor dotado de un sistema de inyeccin MPI (indi-recta).

Con mezcla homognea el combustible se inyectadurante lal carrera de admisin para crear un efecto derefrigeracin, el inyector de alta presin cambia la forma


Captulo 1 9

Figura 12

Figura 11


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de funcionar en este modo para ali-mentar el combustible mediante unchorro largo en forma de cono, conobjeto de conseguir una dispersin enel cilindro. El efecto de refrigeracin

evita las detonaciones o combustinespontnea en el cilindro que puedenproducirse cuando el motor tiene unarelacin de compresin alta y con unelevado calentamiento.

reduccIn en laS emISIoneS deGaSeS contamInanteS

Quiz, la caracterstica ms impor-tantes del motor GDI es la menor emi-sin de gases contaminantes (C02, NOx e hidrocarburos).Cuando se quema gasolina se genera C02; por lo tanto,si se reduce la cantidad de gasolina quemada se redu-cir tambin la cantidad de C02. De este modo, dismi-nuyendo el consumo de combustible en un 20%, en elmotor GDI descienden tambin las emisiones de C02 enese mismo porcentaje. Los catalizadores de tres vas noson eficaces en el motor GDI cuando funciona en elmodo ultra-pobre de combustin. MITSUBISHI ha desarro-llado un nuevo tipo de catalizador, denominado dereduccin selectiva, para ayudar a disminuir las emisiones

de monxido de nitrgeno (NOx).El fabricante Bosch lleva tiempo aplicando sus siste-

mas de inyeccin a los motores de inyeccin directa y espor eso que utilizamos sus principios para generar mate-rial bibliogrfico que ayude a los mecnicos a compren-der su funcionamiento.

Hace casi 70 aos en los motores de aviacin y tam-bin en el renombrado Mercedes 300 SL del ao 1954,con las puertas abatibles en forma de alas de mariposa.Este sistema de inyeccin funcionaba igual que el utiliza-do por los motores diesel, es decir, estaba dotado de unabomba de inyeccin en lnea que tiene

tantos elementos de bombeo comocilindros tiene el motor y accionados porun rbol de levas sincronizado con elcigeal. La presin de inyeccin con laque trabajaba este sistema es de 15 a20 kp/cm2, la cual si la comparamosfrente a un Diesel (150 a 400) es muybaja, lo que hace que la precisin delequipo de bombeo no sea muy grande.Pero tenia el enorme inconveniente dela lubricacin, ya que la gasolina no es

lubricante, implica la necesidad delubricar la bomba lo que encarece su

fabricacin. Tambin los inyectores deben lubricarse, locual lo complica en extremo. Los inyectores que estn encontacto con las altas presiones y la temperatura que sealcanza en la cmara de combustin del motor hacenque se deterioren rpidamente y requieren un gran man-tenimiento por ello esta inyeccin directa solo se usabaen vehculos muy exclusivos o deportivos.

el SIStema de InyeccIn dIrectade GaSolInaBoScH

El sistema de inyeccin directa de gasolina Boschdenominado MED trabaja segn el principio de funciona-miento del Common Rail utilizado para la inyeccin die-sel, figura 13. En este sistema, un conducto o regleta dis-tribuidora comn de alta presin alimenta con carburan-te todas las vlvulas de inyeccin; la presin regulada enel conducto distribuidor de combustible la origina unabomba de alta presin que puede alcanzar presiones dehasta 120 bar. Con las vlvulas de inyeccin accionadasde forma electromagntica, el inicio y la duracin del



Figura 13

Figura 14


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proceso de inyeccin es variable dentro de amplios lmi-tes. El caudal de inyeccin se mide exactamente, mien-tras que la geometra del chorro est sincronizada con lasexigencias del motor. La forma y el ngulo del chorro, ascomo el tamao de las gotitas pulverizadas, constituyentambin parmetros importantes para la formacin de lamezcla y determinar valores de emisin bajas y consu-mos favorables.

En la figura 14 podemos observar los componentes

de un sistema de inyeccin directa Motronic de segundageneracin.Como hemos visto en el sistemas de inyeccin

Mitsubishi (GDI), hay dos modos operativos de funciona-miento del motor denominados: carga estratificada ycarga homognea, figura 15, aqu se agrega un tercermodo, se trata del denominado "homogneo-pobre".

Con este modo operativose reduce una vez ms elconsumo de combustibleen comparacin con elfuncionamiento a lambda

= 1 con recirculacin degases de escape. La uni-dad de control del motorelige el modo operativo enfuncin de las condicionesde rgimen /potencia /gases de escape y seguri-dad.

FuncIonamIento enmodo eStratIFIcado

El motor funciona en elmodo estratificado en los regmenes medios de carga yrevoluciones. La estratificacin de la mezcla en la cma-ra de combustin permite que el motor trabaje con unvalor lambda total de aproximado:

Lambda = 1,6 hasta 3

En el centro de la cmara de combustin se encuen-tra una mezcla con buenas cualidades inflamables en

torno a la buja. Esta mezcla est rodeada de una capaexterior, que en el caso ideal est compuesta por airefresco y gases de escape recirculados.

FuncIonamIento en modo HomoGneo-PoBre

El motor trabaja en el modohomogneo-pobre durante latransicin entre el modo estratifi-cado y el homogneo. La mez-cla pobre se encuentra distribui-

da de un modo homogneo(uniforme) en la cmara de com-bustin. La relacin de aire ycombustible es de lambda 1,55,aproximadamente.A cargas y regmenes superiores,el motor funciona en el modohomogneo.La relacin de aire y combustibleen este modo operativo es delambda = 1.

En la figura 16 se puede observaruna grfica que muestra los dife-


Captulo 1 11

Figura 15

Figura 16


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mo la vlvula de mariposa, porque debe existir siempreuna cierta depresin en consideracin del sistema decarbn activo y de la recirculacin de gases de escape.

Fj aiEl flujo del aire describe un torbellino cilndrico que

experimenta una intensificacin en virtud de la geometraespecfica que tiene la cabeza del pistn, tal como sepuede apreciar en la figura 19.

IiLa inyeccin se realiza en el ltimo tercio del ciclo de

compresin, tal como se puede observar en la figura 20.Comienza unos 60 y finaliza unos 45 antes del PMS deencendido.

El momento de la inyeccin ejerce una influenciaimportante sobre la posicin que adopta la nube de lamezcla en la zona de la buja.

El combustible se inyecta en direccin hacia el reba-je para combustible, figura 21. La propagacin deseadade la nube de mezcla se consigue gracias a la geome-tra del inyector.

Por el efecto del rebaje para combustible y el movi-miento descendente del pistn se conduce el combusti-ble en direccin hacia la buja, tal como se ejemplificaen la figura 22. Esta operacin se intensifica por el caudalde aire con turbulencia cilndrica, que conduce asimismoel combustible hacia la buja. En el trayecto hacia la bujase mezcla el combustible con el aire aspirado.

Fi mzPara la formacin de la mezcla en el modo estratifi-

cado solamente se dispone de un ngulo de cigeal de40 a 50. Esto es decisivo para la capacidad de ignicinde la mezcla. Si el tiempo es ms corto entre la inyecciny el encendido, la mezcla no est preparada todava losuficiente para inflamarse de forma adecuada. Un tiem-po ms largo conducira a una mayor homogeneizacin

en toda la cmara de combustin. En la figura 23 sepuede observar este proceso indicando cul es el mar-gen para la formacin de la mezcla en la cmara decombustin.

Por ese motivo surge una nube de mezcla con unabuena capacidad inflamable en el centro de la cmarade combustin, en torno a la buja. Est rodeada de una


Captulo 1 13

Figura 20

Figura 21

Figura 23

Figura 22


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capa exterior que, en el caso ideal, se compone de airefresco y gases de escape recirculados.

La relacin de aire y combustible en toda la cmarade combustin se halla entre: lambda = 1,6 y 3.

cbsiTras el posicionamiento exacto de la mezcla de com-bustible y aire en la zona de la buja es cuando se produ-ce el encendido. Durante esa operacin slo se inflamala nube de mezcla, mientras que los gases restantes act-an como un estrato aislante. Esto hace que se reduzcanlas prdidas de calor en las paredes y aumente el rendi-miento trmico del motor. El momento de encendido seencuentra dentro de una estrecha ventana angular delcigeal, debido al final tardo de la inyeccin y al tiem-po que transcurre para la formacin de la mezcla al finaldel ciclo de compresin, figura 24.

Tenga en cuenta que el par generado por el motorviene determinado en este modo operativo nicamentea travs de la cantidad de combustible inyectada. Lamasa de aire aspirada y el ngulo de encendido tienenaqu solamente poca importancia.

modo de carGaHomoGneo-PoBre

Este modo de funcionamiento se sita entre el modoestratificado y el modo homogneo. En toda la cmara

de combustin existe una mezcla homognea-pobre.La relacin de combustible y aire es de aproximadamen-te 1,55 (lambda = 1,55). Rigen aqu las mismas premisasque para el modo estratificado. Veamos entonces losdiferentes procesos que se ponen de manifiesto en estemodo de funcionamiento.

aisiIgual que en el modo estratificado, la vlvula de mari-

posa se encuentra lo ms abierta posible, tal comomuestra la figura 25, y la chapaleta del colector de admi-sin est cerrada.

Este pproceso hace que se reduzcan por una partelas prdidas por estrangulamiento y por otra se consigueun flujo intenso del aire en el cilindro.

IiEl proceso de inyeccin en este tipo de motores

puede verlo en la figura 26, ecombustible se inyectadirectamente en el cilindro a unos 300 APMS de encen-dido durante el ciclo de admisin.

La unidad de control del motor (ECU o computadorade a bordo) se encarga de regular la cantidad inyectada

de modo que la relacin de combustible y aire sea deaproximadamente lambda = 1,55.



Figura 24

Figura 25

Figura 26


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Fi mzAl realizar la inyeccin temprana de combustible, se

dispone de ms tiempo para la formacin de la mezclahasta el momento del encendido. De esa forma se pro-duce un reparto homogneo (uniforme) en la cmara de

combustin, figura 27.

cbsiIgual que en el modo homogneo, es posible elegir

libremente el momento de encendido, porque se tieneun reparto homogneo de la mezcla. La combustin serealiza en toda la cmara, tal como se grafica en la figu-ra 28.

modo HomoGneo

El modo homogneo de inyeccin de combustible escomparable con el del funcionamiento de un motor coninyeccin en el colector de admisin.

La diferencia esencial consiste en que el combustiblese inyecta directamente en el cilindro por ser una inyec-cin directa de gasolina.

El par del motor viene determinado por el momentode encendido (corto plazo) y por la masa de aire aspira-da (largo plazo). Para esta masa de aire se elige la canti-dad necesaria a inyectar (lambda = 1). Los procesos sonlos siguientes:

aisiDurante este estado, la vlvula de mariposa abre en

funcin de la posicin del acelerador. La chapaleta en elcolector de admisin se mantiene abierta o cerradasegn el punto operativo momentneo.

Para regmenes de cargas medias est cerrada lachapaleta en el colector de admisin, haciendo que elaire aspirado fluya describiendo un torbellino cilndricohacia el cilindro, lo cual acta de forma positiva en la for-macin de la mezcla.

A medida que aumenta la carga y el rgimen, la

masa de aire que slo se puede aspirar a travs del canalsuperior ya no resultara ser suficiente para el proceso. Enese caso la chapaleta en el colector de admisin abretambin el paso del conducto inferior. Lo explicado segrafica en la figura 29.

IiDurante este proceso el combustible se inyecta apro-

ximadamente a los 300 APMS de encendido, directa-mente en el cilindro, durante el ciclo de admisin.

La energa necesaria para la evaporacin del com-

bustible se extrae del aire encerrado en la cmara decombustin, con lo cual el aire se enfra.


Captulo 1 15

Figura 27

Figura 28

Figura 29


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Debido a ello es posible aumentar la relacin decompresin en comparacin con un motor con la inyec-cin en el colector de admisin, figura 30.

Fi mzDebido a la inyeccin del combustible durante el

ciclo de admisin hay bastante tiempo disponible para laformacin de la mezcla. Esto hace que en el cilindro sereparta una mezcla homognea (uniforme), compuestapor el combustible inyectado y el aire aspirado (figura 31).

La relacin de combustible y aire en la cmara de

combustin es de lambda = 1.

cbsiEn el modo homogneo se influye esencialmente con

el momento de encendido sobre el par del motor, el con-sumo de combustible y el comportamiento de las emi-siones de escape, figura 32.

Lo que hemos explicado en este captulo es un resu-men sobre el funcionamiento del sistema de inyeccin

directa de gasolina, basndonos en motores comercia-les, en el prximo captulo veremos cules son los dife-rentes componentes (sensores y actuadores) que permi-ten un desarrollo ptimo. J



Figura 30 Figura 31

Figura 32


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Captulo 2 19

La unidad de control de motor o ECU (sigla en ingls de engine control unit) es una uni-dad de control electrnico que administra varios aspectos de la operacin de combus-tin interna del motor de un automvil. Las unidades de control de motor ms simplesslo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cadaciclo de motor. Las ms avanzadas controlan el punto de ignicin, el tiempo de apertu-ra/cierre de las vlvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y controlde otros perifricos. En base a bibliografa de Bosch y tomando como ejemplo una com-putadora empleada en vehculos Volkswagen, explicaremos cmo se realiza la gestin

electrnica de un motor de inyeccin directa de gasolina.

Captulo 2

Gestin Electrnica del Motor:

El Sistema de Control


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IntroduccIn

Las unidades de control de motor determinan la can-tidad de combustible, el punto de ignicin y otros par-

metros monitorizando el motor a travs de sensores. Estosincluyen:

Sensor MAPSensor de posicin del aceleradorSensor de temperatura del aireSensor de oxgeno y muchos otros

Frecuentemente esto se hace usando un controlrepetitivo (como un controlador PID). Antes de que las uni-dades de control de motor fuesen implantadas, la canti-dad de combustible por ciclo en un cilindro estaba deter-minada por un carburador o por una bomba de inyec-cin.

FuncIones de laecu

Las principales funciones de una ECU automotriz sonlas siguientes:

c iyi mbib:Para un motor con inyeccin de combustible, una

ECU determinar la cantidad de combustible que seinyecta basndose en un cierto nmero de parmetros.Si el acelerador est presionado a fondo, el ECU abrirciertas entradas que harn que la entrada de aire almotor sea mayor.

La ECU inyectar ms combustible segn la cantidadde aire que est pasando al motor. Si el motor no haalcanzado la temperatura suficiente, la cantidad decombustible inyectado ser mayor (haciendo que lamezcla sea ms rica hasta que el motor est caliente).

c imp iyi:Un motor de ignicin de chispa necesita para iniciar la

combustin una chispa en la cmara de combustin.Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de la chispa (lla-mado tiempo de ignicin) para proveer una mejor poten-

cia y un menor gasto de combustible. Si la ECU detectaun picado de bielas en el motor, y "analiza" que esto sedebe a que el tiempo de ignicin se est adelantando almomento de la compresin, ralentizar (retardar) eltiempo en el que se produce la chispa para prevenir lasituacin.

Una segunda, y ms comn causa que debe detec-tar este sistema es cuando el motor gira a muy bajasrevoluciones para el trabajo que se le est pidiendo alcoche. Este caso se resuelve impidiendo a los pistonesmoverse hasta que no se haya producido la chispa, evi-tando as que el momento de la combustin se produz-ca cuando los pistones ya han comenzado a expandir lacavidad.

Pero esto ltimo slo se aplica a vehculos con trans-misin manual. La ECU en vehculos de transmisin auto-mtica simplemente se encargar de reducir el movi-miento de la transmisin.

c iibi vv:Algunos motores poseen distribucin de vlvulas. En

estos motores la ECU controla el tiempo en el ciclo demotor en el que las vlvulas se deben abrir. Las vlvulas se

abren normalmente ms tarde a mayores velocidadesque a menores velocidades. Esto puede optimizar el flujode aire que entra en el cilindro, incrementando la poten-cia y evitando la mala combustin de combustible.

c :Una relativamente reciente aplicacin de la Unidad

de Control de Motor es el uso de un preciso instante detiempo en el que se producen una inyeccin e ignicinpara arrancar el motor sin usar un motor de arranque (tpi-




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camente elctrico conectado a la batera). Esta funcio-nalidad proveer de una mayor eficiencia al motor, consu consecuente reduccin de combustible consumido.

En la actualidad, las ECU de casi todos los automvi-

les son programables, lo que permite no slo leer los cdi-gos de error sino modificar parmetros frente a cambiosde partes o modificaciones como ser la instalacin ocambio del turbocompresor, intercooler, tubo de escape,o cambio a otro tipo de elemento. Como consecuenciade estos cambios, la antigua ECU puede que no proveade un control apropiado con la nueva configuracin. Enestas situaciones, una ECU programable es la solucin.stas pueden ser programadas/ mapeadas conectadasa un computadora porttil mediante un cable USB, mien-tras el motor est en marcha.

La unidad de control de motor programable debecontrolar la cantidad de combustible a inyectar en cadacilindro. Esta cantidad varia dependiendo en las RPM delmotor y en la posicin del pedal de aceleracin (o la pre-sin del colector de aire). El controlador del motor puedeajustar esto mediante una hoja de clculo dada por elporttil en la que se representan todas las interseccionesentre valores especficos de las RPM y de las distintas posi-ciones del pedal de aceleracin. Con esta hoja de cl-culo se puede determinar la cantidad de combustibleque es necesario inyectar.

Modificando estos valores mientras se monitoriza el

escape utilizando un sensor de oxgeno (o sonda lambda)se observa si el motor funciona de una forma ms efi-ciente o no, de esta forma encuentra la cantidad ptimade combustible a inyectar en el motor para cada combi-nacin de RPM y posicin del acelerador.

Este proceso es frecuentemente llevado a cabo porun dinammetro, dndole al manejador del combustibleun entorno controlado en el que trabajar.

Algunos de los parmetros que son usualmente moni-toreados por la ECU son:

Igii: Define cuando la buja debe disparar la chis-

pa en el cilindro.lmi vi: Define el mximo nmero de

revoluciones por minuto que el motor puede alcanzar.Ms all de este lmite se corta la entrada de combusti-ble.

c mp g: Permite la adiccinde combustible extra cuando el motor est fro (estrangu-lador).

aimi mbib mp: Le dice a laECU que es necesario un mayor aporte de combustiblecuando el acelerador es presionado.

Mifi b pi mbib: Ledice a la ECU que aumente el tiempo en el que acta la

buja para compensar una prdida en la presin delcombustible.

s g ( mb): Permite que lacomputadora del auto posea datos permanentes delescape y as modifique la entrada de combustible para

conseguir una combustin ideal.

Algunas computadoras, sobre todo las de los auto-mviles actuales, incluyen otras funcionalidades comocontrol de salida, limitacin de la potencia del motor enla primera marcha para evitar la rotura de ste, etc. Otrosejemplos de funciones avanzadas son:

c pi: Configura el comportamientodel waste gate del turbo, controlando el boost.

Iyi Bk: Configura el comportamiento deel doble de inyectores por cilindro, usado para conseguiruna inyeccin de combustible ms precisa y para atomi-zar en un alto rango de RPM.

Tiempo variable de levas: Le dice a la ECU como con-trolar las variables temporales en las levas de entrada yescape.

En la figura 1 mostramos la estructura funcional de lagestin del motor realizada por la ECU de un sistema deinyeccin Bosch en vehculos Volkswagen en la que sedestaca lo siguiente:

e1. Medidor de masa de aire Sensor de temperaturade aire aspirado

2. Sensor de presin en el colector de admisin3. Sensor de rgimen del motor4. Sensor Hall (posicin de arboles de levas)5. Unidad de mando de la mariposa Sensor de ngu-

lo 1 + 26. Sensor de posicin del acelerador Sensor 2 de posi-

cin del acelerador7. Conmutador de luz de freno F Conmutador de

pedal de freno

8. Conmutador de pedal de embrague9. Sensor de presin de combustible10. Potencimetro para chapaleta en el colector de

admisin11. Sensor de picado12. Sensor de temperatura del lquido refrigerante13. Sensor de temperatura del lquido refrigerante a

la salida del radiador14. Potencimetro, botn giratorio para seleccin de

temperatura15. Potencimetro para recirculacin de gases de

escape16. Sonda Lambda

Gestin Electrnica del Motor: El Sistema de Control

Captulo 2 21


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Captulo 2 23

Figura 1


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17. Sensor de temperatura de los gases de escape18. Sensor de NOx Unidad de control para sensor de

NOx19. Sensor de presin para amplificacin de servofre-

no

si

1. Rel de bomba de combustible2. Bomba de combustible3. Inyectores de los cilindros 1 - 44. Bobinas de encendido 1 - 45. Unidad de mando de la mariposa6. Rel de alimentacin de corriente para sistema

Motronic7. Vlvula reguladora de la presin del combustible8. Vlvula de dosificacin del combustible9. Electrovlvula para depsito de carbn activo10. Vlvula para gestin del aire de la chapaleta en

el colector de admisin11. Vlvula de reglaje de distribucin variable12. Termostato para refrigeracin del motor13. Vlvula actuadora para recirculacin de gases de

escape14. Calefaccin para sonda lambda15. Calefaccin para sensor de NOx

La unidad de control del motor va instalada en la caja

de aguas y tiene 121 pines.La unidad de control utilizada para motores de inyec-cin directa es muy similar a las utilizadas en motores deinyeccin en colector de admisin.

Por ejemplo Bosch en sus sistemas Motronic tiene laversin ME 7.5.10 se ve como en este caso le falta la Dque es la que designara que se trata un sistema deinyeccin directa de gasolina.

Dentro del sistema de inyeccin Motronic MED 7 hayvarias versiones: MED 7.5.10 y MED 7.5.11. La diferenciaprincipal entre ambas versiones es que la ultima posee unprocesador mas rpido, figura 2.

GestIn del MotorBasada en el Par

El sistema BoschMotronic MED 7.5.10/11es un sistema de gestinde motores basado en elpar. Esto significa, que serecogen, analizan y

coordinan todas las soli-citudes de entrega de

par. Las solicitudes de entrega de par son: de orden inte-rior y de orden exterior.

d ii: arranque del motor

calefaccin del catalizador regulacin del ralent limitacin de potencia limitacin del rgimen regulacin lambda

d i: deseos del conductor cambio automtico (punto de cambio) sistema de frenos (regulacin antideslizamiento de

la traccin, regulacin del par de inercia del motor) climatizador (compresor para climatizador On/Off) programador de velocidad

Previo clculo del par terico del motor se lleva a laprctica la solicitud por dos vas a saber:

En la primera va se influye sobre el llenado de loscilindros. Sirve para las solicitudes de entrega de par demayor plazo.

En el modo estratificado le corresponde pocaimportancia, porque la vlvula de mariposa abre a unagran magnitud, para reducir las prdidas por estrangula-

miento. En la segunda va se influye por corto plazo sobre el

par de giro, independientemente del llenado de los cilin-dros.

En el modo estratificado slo se determina el par atravs de la cantidad de combustible, mientras que enlos modos homogneo-pobre y homogneo slo sedetermina a travs del momento de encendido.

Previo anlisis de las solicitudes de entrega de par deorden interno y externo, la unidad de control del motorcalcula el par terico y la forma de ponerlo en prctica.



Figura 2


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Impmi M eifiEn el modo estratificado se implementa el par terico

a travs de la cantidad inyectada. La masa de airedesempea un papel de segunda importancia, porquela vlvula de mariposa se encuentra abierta a una granmagnitud, para reducir las prdidas por estrangulamien-

to. Al momento de encendido le corresponde tambinuna reducida importancia, debido a que la inyeccin seefecta en un momento tardo, figura 3.

Impmi M Hmg-Pby M HmgEn estos dos modos operativos se implementan las

solicitudes de entrega de par a corto plazo a travs delmomento de encendido y a largo plazo a travs de lamasa de aire.

En virtud de que la mezcla de combustible y airecorresponde a un factor lambda fijo de 1,55 o bien 1 enambos modos operativos, la cantidad a inyectar vienedada por la masa del aire aspirado, figura 4. Por ese moti-

vo no se procede a regular aqu el par de giro.

sIsteMa de encendIdo

Asume la funcin de inflamar la mezcla de combusti-ble y aire en el momento adecuado. Para conseguir esteobjetivo es preciso que la unidad de control del motor


Captulo 2 25

Figura 5

Figura 3

Figura 4


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determine el momento de encendido, la energa de igni-cin y la duracin que ha de tener la chispa del encen-dido en todos los puntos operativos. Con el momento deencendido se influye sobre el par del motor, el compor-tamiento de los gases de escape y el consumo de com-bustible del motor.

e M eifi: es preciso que el momen-to de encendido se encuentre dentro de una estrechaventana angular del cigeal, debido a las particularida-des que caracterizan a la formacin de la mezcla. Sloas se inflama fiablemente esta mezcla.

e M Hmg-Pb y Hmg:no existen diferencias con respecto a un motor en el quese inyecta la gasolina hacia el colector de admisin.Debido al reparto homogneo de la mezcla se empleanen ambos sistemas de inyeccin unos momentos deencendido comparables entre s.

El clculo del momento de encendido ptimo se rea-liza mediante (figura 5):

l ifmi piip:1.- Carga del motor, procedente del medidor de la

masa de aire y del sensor de temperatura del aire aspi-rado.

2.- Rgimen del motor, procedente del sensor dergimen del motor.

l ifmi i:3.- Sensor de temperatura del lquido refrigerante.

4.- Unidad de mando de la mariposa.5.- Sensor de picado6.- Sensor de posicin del acelerador.7.- Sonda lambda.

reGlaje de dIstrIBucInVarIaBle

Se trata de un sistema que permite modificar losngulos de apertura de las vlvulas para aumentar eltiempo de llenado y vaciado del cilindro cuando el motor

gira alto de vueltas y el tiempo disponible para ello esmenor. Estos sistemas llamados "Convertidores de fase"



Figura 6


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permiten utilizar el tiempo ptimo de apertura y cierre delas vlvulas a cualquier rgimen de giro del motor

La recirculacin interna de gases de escape se llevaa cabo por medio de un reglaje de distribucin variablesin escalonamientos en el rbol de levas de admisin.

El reglaje se realiza en funcin de la carga y el rgi-men, abarcando un mximo de 40 ngulo de cigeala partir de la posicin bsica en direccin de avance.Esto conduce a:

Una ptima recirculacin interna de gases de esca-pe, con la cual se reduce la temperatura de la combus-tin y disminuyen las emisiones de xidos ntricos.

Un desarrollo ms adecuado del par motor.

Este procedimiento se puede explicar a travs de lasecuencia mostrada en la figura 6.

s p g g:

1.- Medidor de masa de aire con sensor temperaturadel aire.

2.- Sensor de rgimen motor.3.- Sensor de temperatura del liquido refrigerante.

s p pii fiv b v:

4.- Sensor Hall.

s i:5.- Vlvula para reglaje de distribucin variable.

larecIrculacIn de Gases de escaPe

Es la que le da bsicamente sentido al empleo de uncatalizador-acumulador de NOx. Con ayuda de los gasesde escape recirculados se reduce la temperatura de lacombustin y se produce una menor cantidad de xidosntricos.

Esto permite que el catalizador pueda almacenar xi-dos ntricos durante un perodo relativamente prolongadoy que se pueda trabajar ms sostenidamente con elmodo estratificado y el homogneo-pobre, ahorrandocombustible.

La cantidad de gases de escape recirculados equi-vale como mximo a un 35% del total de gases de admi-sin.

La recirculacin de gases de escape se lleva a cabo:

En el modo estratificado y en el modo homogneo-pobre, siempre;

En el modo homogneo hasta 4.000 r.p.m. y amedia carga, pero no al ralent.

laVlVula de recIrculacIn de Gases de escaPe

Esta sujeta y va atornillada al colector de admisin. Esde nuevo diseo para conseguir altos ndices de recircu-lacin de gases de escape.

Consta de una carcasa con una mariposa, un motor

elctrico y un potencimetro para recirculacin de gasesde escape tal como puede ver en la figura 7.

La toma de los gases de escape se realiza a travs deun tubo de unin en la culata del cuarto cilindro. La uni-dad de control del motor excita el motor elctrico en fun-cin de su familia de curvas caractersticas y acciona unamariposa. Segn la posicin de la mariposa fluye ahorauna determinada cantidad de gases de escape hacia elcolector de admisin y se mezcla con el aire fresco aspi-rado.

El potencimetro para recirculacin de gases de

escape en la tapa de la carcasa detecta la posicin dela mariposa.


Captulo 2 27

Figura 7


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De ese modo es posible diagnosticar las condicionesen que se encuentra la vlvula de recirculacin de gasesde escape.

sIsteMa de escaPe

El sistema de escape ha sido adaptado a las exigen-cias de un motor con inyeccin directa de gasolina, figu-ra 8. Hasta ahora era un gran problema el tratamiento delos gases de escape en motores con inyeccin directade gasolina. Esto se debe a que con un catalizador con-vencional de tres vas no se pueden alcanzar los lmiteslegales de emisiones de xidos ntricos en los modosestratificado, pobre y homogneo-pobre. Por ello seincorpora para estos motores un catalizador-acumuladorde NOx, que almacena los xidos ntricos (NOx) en estosmodos operativos. Al estar lleno el acumulador se poneen vigor un modo de regeneracin, con el cual se des-prenden los xidos ntricos del catalizador-acumulador yse transforman en nitrgeno.

Nota: con la recirculacin de gases de escape y elreglaje de distribucin variable ya se reducen las emisio-nes de xidos ntricos desde la propia combustin.

reFrIGeracIn de los Gases de escaPe

El objetivo consiste en refrigerar los gases de escapeal grado que la temperatura en el catalizador-acumula-

dor de NOx se mantenga lo ms frecuente y prolonga-damente posible dentro del margen comprendido entrelos 250 C y 500 C, puesto que slo en este margen detemperaturas el catalizador-acumulador est en condi-ciones de almacenar los xidos ntricos. Otro motivo es eldescenso permanente de la capacidad de acumula-

cin si se calent el catalizador-acumulador de NOx ams de 850 C.

reFrIGeracIn del colector de escaPe

Slo en algunas versiones de motor. En el armazndelantero del vehculo se conduce aire fresco de formaespecfica hacia el colector de escape, reducindose asla temperatura de los gases de escape.

el tuBo de escaPe de tres caudales

Se encuentra ante el catalizador-acumulador de NOx.Es la segunda medida que se aplica para reducir la tem-peratura de los gases de escape y con sta la del cata-lizador-acumulador de NOx. Debido a la mayor superficieque representa, aumenta la disipacin del calor hacia elaire del entorno y se reducen las temperaturas de losgases de escape.

Ambas medidas conjuntas dan por resultado unareduccin en la temperatura de los gases de escape,

segn la velocidad de marcha del vehculo, comprendi-da entre los 30 C y 100 C.



Figura 8


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sondalaMBda de BandaancHa

La sonda lambda de banda ancha va atornilladaante el catalizador en el colector de escape. Se utilizapara determinar el contenido de oxgeno residual en losgases de escape, figura 9.

aPlIcacIones de laseal

Con la sonda lambda de banda ancha es posibledeterminar con exactitud la relacin de combustible yaire, tambin cuando difiere de lambda = 1. En el modo

homogneo-pobre permite establecer de esa forma unlambda empobrecido de 1,55. En el modo estratificadose procede a determinar por clculo el valor lambda,porque las sondas lambda de banda ancha son dema-siado inexactas en este sector. Con ayuda de la seal, launidad de control del motor calcula el valor lambdaefectivo e inicia la regulacin al diferir con respecto alvalor lambda terico. La regulacin se lleva a cabo a tra-vs de la cantidad inyectada. En la figura 10 se puedeobservar la curva que indica la corriente en la bomba enfuncin del ndice lambda.

el catalIzador PreVIo de tresVas

Este catalizador va situado en el colector de escape,figura 11. Debido a su posicin cerca del motor alcanzarpidamente su temperatura de servicio y comienza conla depuracin de los gases de escape. Esto permite res-petar los estrictos valores lmite impuestos a las emisionesde escape. Su misin es transformar catalticamente loscontaminantes de la combustin en sustancias inofensi-vas. El funcionamiento es el siguiente:

e m hmg mb = 1Los hidrocarburos (HC) y los monxidos de carbono

(CO) reaccionan con el oxgeno (O) de los xidos ntricos(NOx), transformndose en agua (H2O) y en dixido decarbono (CO2). Los xidos ntricos se reducen al mismotiempo formando nitrgeno (N2).

e m ifi y m hmg--pb mb > 1

Los hidrocarburos y los monxidos de carbono reac-cionan preferentemente con el oxgeno que abunda en

los gases de escape y no con los xidos ntricos. Por esemotivo, los xidos ntricos no son transformados en nitr-geno en un catalizador de tres vas durante el modo demezcla pobre. Pasan a travs del catalizador de tres vashacia el catalizador-acumulador de NOx.

sensor de teMPeratura de los Gases de escaPe

El sensor de temperatura de los gases de escape vaatornillado en el tubo de escape detrs del precataliza-

dor, figura 12. Mide la temperatura de los gases de esca-pe y transmite esta informacin a la unidad de control del


Captulo 2 29

Figura 9

Figura 10

Figura 11


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motor. En la figura 13 puede observar un corte de estesensor y la curva de transferencia que permite enviar lainformacin a la ECU.

Con ayuda de la seal procedente del sensor de tem-peratura de los gases de escape, la unidad de control del

motor calcula, entre otras cosas, la temperatura en elcatalizador/acumulador de NOx. Esto resulta necesariopor los motivos siguientes:

El catalizador-acumulador de NOx slo puedealmacenar xidos ntricos a una temperatura operativaentre los 250 C y 500 C. Por ello, slo en este margende temperaturas se puede pasar a los modos estratifica-do y homogneo-pobre.

El azufre se almacena interinamente en el cataliza-dor-acumulador de NOx. Para desprender nuevamenteel azufre en los puntos de retencin es preciso que latemperatura en el catalizador-acumulador sea de 650C como mnimo.

En el sensor se encuentra una resistencia de medicincon coeficiente negativo de temperatura (NTC). Eso signi-fica, que a medida que aumenta la temperatura se redu-ce su resistencia y la tensin de la seal aumenta. Estatensin de la seal est asignada a una temperaturaespecfica en la unidad de control del motor.

Efectos en caso de avera del sensor Si se ausentaesta seal se pasa a la funcin de emergencia y la uni-

dad de control del motor calcula la temperatura de losgases de escape. En virtud de que este clculo no es tanexacto, el sistema pasa ms temprano al modo homo-gneo.

Catalizador-acumulador de NOx

Va instalado en el mismo sitio que un catalizador prin-cipal de tres vas, de tipo convencional. Desempea lasfunciones de un catalizador de tres vas y puede alma-cenar adicionalmente xidos ntricos.

e m hmg mb = 1El catalizador-acumulador de NOx trabaja como un

catalizador convencional de tres vas.

e m ifi y hmg-pb mb > 1

Ya no puede efectuar la conversin de los xidos ntri-cos. Por ello se los almacena en el catalizador/acumula-dor de NOx. Una vez agotada la capacidad de acumu-lacin se efecta un ciclo de regeneracin. Debido a la

similitud qumica con los xidos ntricos tambin almace-na el azufre.

Aparte de los tres materiales estratificados platino,rodio y paladio, el catalizador-acumulador de NOx llevauna cuarta capa, que consta de xido de bario. Esto per-mite almacenar interinamente xidos ntricos durante elfuncionamiento con mezcla pobre.

amiLos xidos ntricos se oxidan en el estrato de platino,

formando dixido ntrico y reaccionan entonces con elxido de bario formando nitrato brico, figura 14.



Figura 12

Figura 13


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dmi (gi)La desacumulacin se lleva a cabo por ejemplo por

medio de las molculas de CO que abundan en losgases de escape correspondientes a mezcla rica. Primerose reduce el nitrato brico nuevamente a xido de bario,

por la reaccin con el monxido de carbono. De esaforma se despiden dixido de carbono y monxido denitrgeno, figura 15. La presencia de rodio y platino haceque se reduzcan los xidos ntricos, produciendo nitrge-no, y que el monxido de carbono se oxide produciendodixido de carbono.

launIdad de control Parasensor de nox

Se encuentra ubicada en los bajos del vehculo, cercadel sensor de NOx. Su emplazamiento cercano impideque las influencias parsitas externas falsifiquen las sea-les del sensor de NOx. En la unidad de control para sensorde NOx se procesan las seales del sensor de NOx y setransmiten a la unidad de control del motor.

Si se avera la unidad de control para sensor de NOx,el sistema pasa de regulacin a control. Debido a lasmayores emisiones de xidos ntricos se prohiben losmodos estratificado y homogneo-pobre.

s no

Va atornillado en el tubo de escape, directamentedetrs del catalizador-acumulador de NOx, figura 16. Enste se determina el xido ntrico (NOx) y el contenido deoxgeno en los gases de escape y se transmiten las sea-les correspondientes a la unidad de control para sensorde NOx.

Consta de dos cmaras, dos celdas de bomba,varios electrodos y una calefaccin. El elemento sensorconsta a su vez de dixido de circonio. El circonio pre-senta la particularidad de que, al tener una tensin apli-cada, los iones negativos de oxgeno del electrodo nega-

tivo se desplazan hacia el electrodo positivo.Con la ayuda de estas seales se detecta y com-

prueba:

Si es correcto el funcionamiento del catalizador. Si es correcto el punto de regulacin lambda = 1

de la sonda lambda de banda ancha en el precataliza-dor o si se tiene que corregir. La correccin se puede lle-var a cabo a travs de un circuito interno en la unidad decontrol para NOx. Con su ayuda se puede captar en loselectrodos del sensor de NOx una seal parecida a la de

la sonda de seales a saltos.Una seal de esa ndole esmuy exacta dentro del margen lambda = 1.


Captulo 2 31

Figura 14

Figura 16

Figura 15


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Cundo est agotada la capacidad de acumula-cin en el catalizador-acumulador de NOx y cundo setiene que iniciar un ciclo de regeneracin de NOx o deazufre.

Las seales son transmitidas por el sensor de NOx a la

unidad de control para sensor de NOx.En caso de averas, si se ausenta la seal del sensorde NOx ya slo se permite trabajar el motor en el modohomogneo.

El funcionamiento del sensor de NOx se basa en lamedicin de oxgeno y se puede derivar del de unasonda lambda de banda ancha.

Determinacin del factor lambda en la primeracmara. Una parte de los gases de escape fluye hacia la1 cmara. Debido a que existen diferentes contenidosde oxgeno en los gases de escape y en la celda de refe-

rencia resulta mensurable una tensin elctrica en loselectrodos. La unidad de control para sensor de NOx seencarga de regular esta tensin a 425 mV constantes.Esto equivale a una relacin de combustible y aire delambda = 1. Si existen diferencias se extrae o introduceoxgeno. La corriente necesaria de la bomba constituyeuna medida para el valor lambda.

Determinacin del contenido de NOx en la segun-da cmara. Los gases de escape exentos de oxgeno flu-yen de la 1 a la 2 cmara. Las molculas de NOx en elgas de escape se disocian en un electrodo especial, pro-

duciendo N2 y O2. En virtud de que en los electrodos inte-rior y exterior se regula una tensin constante de 450mV,

los iones de oxgeno se desplazan del electrodo interiorhacia el exterior. La corriente de bomba de oxgeno quefluye por ese motivo constituye una medida para deter-minar el contenido de oxgeno en la 2 cmara. Comola corriente de bomba de oxgeno guarda la misma rela-cin hacia el contenido de xidos ntricos en los gases de

escape resulta posible determinar as la cantidad de xi-dos ntricos.

Si el contenido de xidos ntricos sobrepasa un valorumbral especfico queda agotada la capacidad dealmacenamiento en el catalizador-acumulador de NOx yse inicia un ciclo de regeneracin de NOx. Si este valorumbral se sobrepasa en intervalos de tiempo cada vezms breves, significa que el catalizador-acumulador estsaturado de azufre y se inicia por ello un ciclo de regene-racin de azufre.

Modo de reGeneracIn

En este modo se desprenden los xidos ntricos y elazufre que se encuentran incrustados en el catalizador-acumulador de NOx y se transforman en nitrgeno notxico y dixido de azufre respectivamente.

La regeneracin de xidos ntricos. Se lleva a cabocuando la concentracin de xidos ntricos sobrepasa unvalor especfico detrs del catalizador-acumulador. A

raz de ello, la unidad de control del motor detecta queel catalizador ya no puede almacenar ms xidos ntri-



Figura 17


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cos y est agotada la capacidad de acumulacin. Aconsecuencia de ello se activa el modo de regenera-cin. Con motivo de esta operacin el sistema pasa delmodo estratificado pobre a un modo homogneo lige-ramente enriquecido, aumentando as el contenido de

hidrocarburos y monxido de carbono en los gases deescape. En el catalizador-acumulador se combinanestas dos sustancias con el oxgeno de los xidos ntricosy stos se transforman en nitrgeno. El catalizador-acu-mulador de NOx puede almacenar xidos ntricos duran-te un mximo de 90 segundos en el modo estratificado.Despus de ello se realiza una regeneracin duranteunos 2 segundos. La figura 17 ejemplifica el proceso deregeneracin de xidos ntricos.

La regeneracin de azufre. Es una operacin mscompleja, porque el azufre es ms resistente a efectosde temperatura y permanece en el catalizador durantela regeneracin de xidos ntricos. El sistema efecta unciclo de desulfuracin cuando la capacidad del catali-zador-acumulador de NOx se agota en intervalos detiempo cada vez ms breves. De esta particularidad, launidad de control del motor detecta que los puntos deretencin del azufre estn ocupados y que ya no se pue-den almacenar xidos ntricos. En ese momento y a par-tir de una velocidad mnima especfica del vehculo seprocede durante unos 2 minutos:

A pasar al modo homogneo y

A subir la temperatura del catalizador-acumuladora ms de 650 C a base de retrasar el momento deencendido.

Slo entonces reacciona el azufre acumulado y setransforma en dixido de azufre (SO2). Al circular con car-gas y regmenes superiores se produce automticamen-te el ciclo de desulfuracin, porque se circula en el modohomogneo y se alcanza as la temperatura necesaria

para la desulfuracin en el catalizador-acumulador deNOx. En la figura 18 se puede observar el proceso deregeneracin de azufre.

n: para mantener lo ms reducido posible el con-sumo de combustible durante el ciclo de regeneracinde azufre se recomienda repostar un combustible exentode azufre.

esqueMaelctrIco

En la figura 19 se reproduce el esquema elctrico deconexin de la ECU con los diferentes sensores y actua-dores. Las partes son las siguientes:

F Conmutador de luz de frenoF36 Conmutador de pedal de embragueF47 Conmutador de pedal de freno para GRAF265 Termostato para refrigeracin del motor gestio-

nada por familia de caractersticasG2 Sensor de temperatura del lquido refrigeranteG6 Bomba de combustible

G28 Sensor de rgimen del motorG39 Sonda lambdaG40 Sensor Hall


Captulo 2 33

Figura 18


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Captulo 2 35

Figura 19


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G42 Sensor de temperatura del aire aspiradoG61 Sensor de picado 1G62 Sensor de temperatura del lquido refrigeranteG70 Medidor de la masa de aireG71 Sensor de presin en el colector de admisin

G79 Sensor de posicin del aceleradorG83 Sensor de temperatura del lquido refrigerante ala salida del radiador

G185 Sensor 2 para posicin del aceleradorG186 Mando de la mariposaG187 Sensor de ngulo 1 para mando de la mari-

posaG188 Sensor de ngulo 2 para mando de la mari-

posaG212 Potencimetro para recirculacin de gases

de escapeG235 Sensor 1 para temperatura de gases de escapeG247 Sensor de presin del combustibleG267 Potencimetro, botn giratorio, seleccin de

temperaturas (se suprime en versiones con Climatronic)G294 Sensor de presin para amplificacin de servo-

frenoG295 Sensor de NOxG336 Potencimetro para chapaleta en el colector

de admisinJ17 Rel de bomba de combustibleJ220 Unidad de control para MotronicJ271 Rel de alimentacin de corriente para Motronic

J338 Unidad de mando de la mariposaJ583 Unidad de control para sensor de NOxN70, N127,N291, N292 Bobinas de encendido 1 - 4 con etapas

finales de potencia

N18 Vlvula de recirculacin de gases de escapeN30-N33 Inyectores 1 - 4N80 Electrovlvula 1 para depsito de carbn activoN205 Vlvula 1 para reglaje de distribucin variableN276 Vlvula reguladora de la presin del com-

bustibleN290 Vlvula dosificadora de combustibleN316 Vlvula para chapaleta en el colector de admi-

sin, gestin del flujo de aireP Conector de bujaQ BujasZ19 Calefaccin para sonda lambdaZ44 Calefaccin para sensor de NOx1 Seal TD2 Cable K/W3 Compresor para climatizador4 Climatizador dispuesto5 Climatizador PWM6 CAN-Bus de datos traccin7 CAN-Bus de datos traccin8 Borne de alternador DFM9 Gestin de ventilador 110 Gestin de ventilador 211 Cable al borne 5012 Cable al conmutador de contacto de puerta13 Cable hacia airbag

Cabe aclarar que este mismo grfico en colores, con

la ruta de accionamiento detallada se puede observar yestudiar desde el CD que Ud. Puede descargar desdenuestra web por haber adquirido esta obra (vea la pgi-na 1). Tambin encontrar informacin sobre el funciona-miento de los sensores y actuadores.




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Captulo 3 37

Haciendo un resumen, en el motor GDI, la gasolina se inyecta directamente en el inte-rior del cilindro, y no sobre la vlvula de admisin, como en los sistemas de inyeccinconvencionales. El fabricante de automviles MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo

sistema de alimentacin de inyeccin de gasolina, denominado GDI. Destaca en l, conrelacin al motor de inyeccin multipunto convencional, su bajo consumo, la reduccinde gases contaminantes y la mejora en cuanto a potencia y par motor. El GDI de MIT-SUBISHI es el paso siguiente en la evolucin de los motores de gasolina, de la mismamanera que los carburadores han sido sistemticamente sustituidos por la inyeccinde combustible multipunto (MPI). La inyeccin directa de gasolina aparece como alter-nativa a esta ltima, debido principalmente a las siguientes mejoras: menor consumode combustible (20 % de ahorro), potencia superior y menor emisin de C02 (10 % infe-rior), a igual cilindrada. En este captulo comenzaremos a analizar cmo se realiza lagestin de combustible por parte de los diferentes elementos que constituyen el sis-tema y de qu manera se asocian con la unidad de control electrnica (ECU) para rea-

lizar la tarea con el mejor desempeo.

Captulo 3

Gestin Electrnica del Motor:El Sistema de Combustible


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IntroduccIn

Un sistema de inyeccin directa de gasolina incluyeuna serie de novedades a saber:

-cs isi viEstos colectores permiten un control ptimo de laentrada de aire en el cilindro, al crear un fuerte flujo deaire (giratorio en el sentido de las agujas del reloj), quehace que el motor tenga un rendimiento alto.

Adems, su forma vertical exclusiva, alargada y lisa,aumenta la cantidad de aire que entra en los cilindros, loque tiene una importancia especial para uno de susmodos de combustin: el de alta potencia.

-df pisLos deflectores en los pistones mejoran la combustin,

ya que tienen una cavidad esfrica en la parte superiorque ayuda a dar forma al flujo de aire giratorio, en el sen-tido de las agujas del reloj, y tambin contribuye a con-centrar el combustible alrededor de la buja.

-Bb bsibDebido a que el interior del cilindro del GDI se man-

tiene a alta presin, se necesita una bomba de combus-tible tambin de alta presin para inyectar gasolina den-tro de los cilindros. Dicha bomba inyecta carburante auna presin de 50 bar y utiliza un sensor de presin de

combustible para el control preciso de la alimentacin.

-I siEn los inyectores de alta presin estriba el xito del

motor GDI para adaptarse a las distintas condiciones deconduccin, continuamente cambiantes, tanto a bajasrevoluciones como en la zona media y alta del cuenta-rrevoluciones, ya que deben suministrar gasolina de

forma distinta en los diferentes modos, inyectando la can-tidad exacta de combustible en el momento preciso.

-Fj i iiEl flujo de aire giratorio, en el sentido de las agujas del

reloj es un elemento clave en el funcionamiento delmotor. Permite que el combustible se concentre en ellugar deseado, alrededor de la buja, con lo que se obtie-ne un extraordinario rendimiento en la combustin, inclu-so con relaciones de aire/combustible extremadamentepobres (40:1).

Con la inyeccin directa es importante evitar que elcombustible choque con la buja, ya que esto crea unaacumulacin de holln que provoca falsas explosiones; siel aire gira a la izquierda, transporta el chorro de com-bustible directamente inyectado hacia la buja. Esteinconveniente se solucion con los colectores de admi-sin verticales, en los cuales se forma un chorro de airerpido, recto y uniforme que origina un fuerte flujo girato-rio hacia la derecha.

FuncIonamIento del SIStema de comBuStIBle

En la figura 1 se puede observar el esquema de un cir-cuito de alimentacin de combustible. El sistema decombustible est dividido en una parte de baja presin yen otra de alta presin.

El sistema de combustible de baja presin est for-mado por un depsito (1), en su interior y sumergida unabomba elctrica (2) eleva el combustible hacia un filtro(3) que se encarga de limpiarlo de impurezas, una vez fil-trado el combustible se dirige a la bomba de alta presin(6). La presin del combustible en funcionamiento normales de 3 bares y durante el arranque en caliente es de 5,8bares como mximo.



Figura 1


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En el sistema de combustible de alta presin labomba de alta presin (6) bombea el combustible haciala rampa de inyeccin (8). La presin del combustible esmedida all por el sensor (9) correspondiente y la vlvulareguladora se encarga de regularla desde 50 hasta 100bares.

La inyeccin corre a cargo de los inyectores de altapresin (11) y consta de:

6.- la bomba de combustible de alta presin.7.- tubera de alta presin.

8.- rampa de inyeccin.9.- el sensor de presin del combustible.10.- la vlvula reguladora para presin del combusti-

ble.11.- los inyectores de alta presin.

Dentro del sistema de combustible encontramoscomo elemento secundario el depsito de carbn activo

o canister. Sirve para tratar los gases que genera el com-bustible en su almacenamiento en el depsito.

laBomBa de comBuStIBle dealtaPreSIn

El esquema del circuito de alimentacin de combus-tible se reproduce en la figura 2. Tiene la funcin de sumi-nistrar el combustible a presin a la rampa de inyeccin.La bomba va atornillada a la carcasa del rbol de levas.Se trata de una bomba radial de 3 cilindros accionada

por el rbol de levas de admisin (5). Con los tres ele-mentos de bomba decalados a 120 se mantienen redu-cidas las fluctuaciones de la presin en la rampa deinyeccin de combustible. Asume la funcin de estable-cer una presin de hasta 100 bares en el sistema de com-bustible de alta presin.

El eje de accionamiento de la bomba de combusti-ble de alta presin es impulsado por el rbol de levas de

admisin.En el eje de accionamiento hay una levaexcntrica, que soporta un anillo de leva. Algirar el eje de accionamiento, la leva excntri-ca con el anillo de leva establece los movi-mientos de ascenso y descenso del mbolode la bomba.

O Durante el movimiento descendente se aspira el

combustible del sistema de baja presin.

O Durante el movimiento ascendente se bombeael combustible hacia la rampa de inyeccin.

El combustible pasa del sistema de baja haciala bomba de alta presin. All recorre el mbo-

lo hueco de la bomba hacia la vlvula deadmisin.

Gestin Electrnica del Motor: El Sistema de Combustible

Captulo 3 39

Figura 2

Figura 3


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O Carrera aspirante: Durante elmovimiento descendente del mbolode la bomba aumenta el volumen ensu cilindro y la presin desciende. Encuanto la presin en el mbolo huecoes superior a la del cilindro de labomba, la vlvula de admisin abre ypermite que el combustible refluya,figura 3.

O Carrera de bombeo: Con elcomienzo del movimiento ascendenteque efecta el mbolo de la bombaaumenta la presin en su cilindro y lavlvula de admisin cierra. Si la presinen el cilindro de la bomba es superior ala de la rampa de inyeccin , la vlvulade escape abre y el combustible es

bombeado hacia la rampa de inyeccin, figura 4.

VlVulareguladora de PreSIn de comBuStIBle

Se encuentra atornillada entre la rampa de inyecciny el tubo de retorno de combustible hacia el depsito,figura 5. Tiene la funcin de controlar la presin en larampa de inyeccin, independientemente de la canti-dad inyectada y de la cantidad de combustible suminis-trado por la bomba.

Vea la figura 6, si se presentan diferencias con res-

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