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Bomba Rotativa de Inyección de Émbolos Radiales
Bomba Rotativa de Inyección de Émbolos Radiales
Bomba Rotativa de Inyección de Émbolos Radiales
émbolos radiales
Introducción
La bomba rotativa de inyección de émbolos radiales VR fue desarrollada por Bosch
especialmente para motores diesel de funcionamiento rápido con inyección directa y una
potencia de hasta 37 KW por cada cilindro. Esta bomba se caracteriza por un mayor dinamismo
en la regulación del caudal y del comienzo de inyección, y por presiones en el inyector de hasta
1600 bar.
Funciones
Una instalación de inyección diesel con bomba rotativa de inyección de émbolos radiales VR
tiene dos unidades de control para la regulación electrónica diesel: Una unidad de control del
motor y una unidad de control de bomba. Esta división es necesaria para evitar por una parte
un sobrecalentamiento de determinados componentes electrónicos y, por otra parte, para
suprimir la influencia de señales parásitas que pueden producirse debido a las intensidades de
corriente parcialmente muy elevadas (de hasta 20 A) en la bomba de inyección.
Mientras que la unidad de control de bomba registra las señales de los sensores internos de la
bomba respecto al ángulo de rotación y temperatura del combustible, y las evalúa para la
adaptación del momento de inyección, la unidad de control del motor procesa sobre todo datos
del motor y del entorno registrados por sensores externos, y calcula a partir de ellos las
intervenciones de ajuste a realizar en el motor. En particular, los sensores registran todos los
datos de servicio necesarios como p. ej.
Los circuitos de entrada de las unidades de control preparan estos datos y los
microprocesadores calculan a partir de ellos, con consideración del estado de servicio, las
señales de actuación para un servicio de marcha óptimo. Con la «vinculación en red» de
diversos componentes del sistema, es posible:
El intercambio de datos entre la unidad de control del motor y la unidad de control de bomba se
produce a través del sistema CAN Bus. La figura inferior muestra como ejemplo una instalación
de inyección diesel con la bomba rotativa de inyección de émbolos radiales en un motor diesel
de cuatro cilindros, con diversos componentes.
Funciones básicas
Las funciones básicas controlan la inyección del combustible diesel en el momento correcto, en
la cantidad correcta y con la mayor presión posible. Aseguran así un funcionamiento favorable
del motor diesel en consumo, poco nocivo y silencioso.
Funciones adicionales
Funciones de control y regulación adicionales sirven para la reducción de las emisiones de
escape y del consumo de combustible, o aumentan la seguridad y el confort. Ejemplos de ellas
son:
Sistema de combustible
El sistema de combustible en una instalación de inyección con bomba rotativa de inyección de
émbolos radiales se compone de una parte de baja presión y otra de alta presión.
Depósito de combustible,
Tuberías de combustible de baja presión,
Filtro de combustible y
Componentes de la bomba de inyección.
Depósito de combustible
Los depósitos de combustible tienen que ser resistentes a la corrosión y continuar siendo
estancos a una sobrepresión doble de servicio pero por lo menos hasta 0,3 bar de
sobrepresión. La posible sobrepresión producida debe poder escapar por sí misma, a través de
aberturas apropiadas, válvulas de seguridad o similares. El combustible no debe salirse de la
boca de llenado o de los dispositivos de compensación de presión incluso en posición
inclinada, circulando por curvas o al producirse impactos.
Los depósitos de combustible deben estar separados del motor de tal forma que no sea de
esperar una inflamación incluso en caso cíe accidente.
Para vehículos con cabina del conductor abierta en maquinas tractoras y para autobuses de
gran potencia, rigen ademán determinaciones especiales respecto a la altura de montaje y el
apantallado del depósito de combustible.
Filtro de combustible
Un filtrado insuficiente puede conducir a daños en los componentes de la bomba, válvulas de
presión e inyectores.
El filtro de combustible limpia el combustible delante de la bomba rotativa de inyección de
émbolos radiales e impide así el desgaste prematuro de las piezas sensibles.
Inyectores y portainyectores
Los inyectores, montados en los porta-inyectores, inyectan el combustible exactamente
dosificado en el cilindro del motor y conforman en esta operación el proceso de inyección. El
combustible excedente retorna con presión reducida al depósito de combustible.
Estructura y funcionamiento
En la bomba rotativa de inyección VR de émbolos radíales (figura inferior) se reúnen los
siguientes grupos constructivos dentro o unidos al cuerpo de la bomba:
Bomba de alta presión de émbolos radiales con eje distribuidor y válvula de salida
La bomba rotativa es propulsada directamente por el eje de accionamiento. La bomba genera
la alta presión necesaria para la inyección y distribuye el combustible entre los diversos
cilindros del motor. El movimiento conjunto del eje distribuidor se asegura mediante un disco de
arrastre en el eje de accionamiento.
Electroválvula de alta presión
La electroválvula de alta presión está dispuesta centradamente en el cuerpo distribuidor,
penetrando la aguja de válvula en el eje distribuidor y girando con éste sincrónicamente. La
válvula abre y cierra con una relación de impulsos variable según las órdenes de la unidad de
control de la bomba. La correspondiente duración de cierre determina la duración de
alimentación de la bomba de alta presión de émbolos radiales. De esta forma puede dosificarse
exactamente el caudal de combustible.
Variador de avance
En la parte inferior de la bomba está dispuesto el variador de avance hidráulico con una válvula
de impulsos y el émbolo de trabajo situado transversalmente respecto al eje de la bomba. El
variador de avance hace girar el anillo de levas según el estado de carga y el régimen, para
variar así el comienzo de alimentación (y con éste también el momento de inyección). Este
control variable se designa también como variación «electrónica» de avance a la inyección.
Montaje y accionamiento de la bomba
Montaje
La bomba rotativa de inyección de émbolos radiales se abrida directamente al motor diesel.
Con el fin de evitar confusiones al conectar las tuberías de inyección, con las designaciones de
los cilindros del motor, las salidas de la bomba rotativa de inyección están designadas con: A,
B,...,F según el numero de cilindros. Las bombas rotativas de inyección de émbolos radiales
son especialmente apropiadas para motores de hasta seis cilindros.
Accionamiento
El eje de accionamiento de la bomba rotativa es propulsado por un dispositivo adaptado a la
correspondiente ejecución del motor. En los motores de cuatro tiempos, el número de
revoluciones del eje de accionamiento de la bomba es la mitad del numero de revoluciones del
cigüeñal y corresponde así también exactamente al numero de revoluciones del árbol de levas
del motor Diesel. El accionamiento de la bomba de inyección está adaptado al movimiento de
los pistones. El sincronismo entre el motor y la bomba se consigue mediante un acoplamiento
con cadenas, ruedas dentadas, correas dentadas o piñones de acoplamiento.
El combustible que llega a través del taladro de entrada en el cuerpo de la bomba y por
comunicaciones internas hasta el riñón de aspiración en la celda, es transportado por el giro del
rotor de aletas en dirección al riñón de impulsión. El volumen de la celda se reduce durante el
giro, debido a la superficie perfilada de rodadura interior del anillo de recepción excéntrico, y se
comprime el combustible. La reducción del volumen hace que aumente fuertemente la presión
de combustible hasta la salida al riñón de impulsión. Desde el riñón de impulsión se abastecen
con combustible «a presión» los diversos grupos constructivos, a través de comunicaciones
internas en el cuerpo de la bomba. También llega a la válvula reguladora de presión a través de
una de estas comunicaciones.
El nivel de presión necesario de esta bomba rotativa es relativamente alto en comparación con
otras bombas rotativas Debido a esta elevada presión, las aletas (5) presentan un taladro en el
centro de su cara frontal, de forma tal que solo se desliza sobre el perfil del anillo de recepción
una de las artistas del lado frontal. De esta forma se evita que toda la cara frontal de la aleta
esté sometida a presión, lo que tendría como consecuencia un movimiento radial no deseado.
Al cambiar de una arista a otra (p. ej. de entrada a salida) puede propagarse la presión que
actúa sobre la cara frontal de la aleta, a través del taladro, hacia el otro lado de la aleta. Las
fuerzas de presión opuestas que actúan se compensan en gran parte, y las aletas están en
contacto sobre la superficie de rodadura interior del anillo de recepción, como se ha descrito
anteriormente, por efecto de las fuerzas centrífugas y elásticas.
el disco de arrastre,
los soportes de los rodillos (4) con los rodillos (2)
e! anillo de levas (1),
el émbolo de suministro (5) y
la parte delantera (cabezal) del eje distribuidor (6),
El movimiento giratorio del eje de accionamiento es transmitido mediante un disco de arrastre
directamente al eje distribuidor, ya que el disco de arrastre engrana en las ranuras guía
dispuestas radialmente en el extremo del eje de accionamiento. Las ranuras guía (3) sirven
simultáneamente para la recepción de los soportes de los rodillos (4), que recorren
conjuntamente con los rodillos (2) alojados allí, la pista de leva interior del anillo de levas (1)
dispuesto alrededor del eje de accionamiento. La pista de leva interior presenta elevaciones de
leva que están adaptadas en cuanto a su número, al número de cilindros del motor. En la
cabeza del eje distribuidor son conducidos radialmente los émbolos de suministro (de aquí
proviene la designación «bomba de alta presión de émbolos radiales»). Los émbolos de
suministro apoyan sobre los soportes de los rodillos y se mueven así en correspondencia con el
perfil de la pista de leva. Los émbolos son comprimidos por la elevación de leva y comprimen
así el combustible en el volumen central de alta presión (7). Según el número de cilindros y el
caso de aplicación existen ejecuciones con 2, 3 ó 4 émbolos de suministro (fig, inferior).
la brida (6),
el casquillo de control (3) contraído sobre la brida
la parte trasera del eje distribuidor (2) conducido en el casquillo de control,
la aguja de válvula (4) de la electroválvula de alta presión (7),
la membrana del acumulador (10) y
la conexión de la tubería de impulsión (16) con la válvula con estrangulador de retorno
(15).
En la fase de llenado durante e! recorrido del perfil descendente de la leva se presionan hacia
fuera los émbolos de suministro (1) estando abierta la aguja de válvula (4). A través de la
entrada de baja presión (12), el canal anular (9) y la aguja de válvula (4), fluye combustible
desde la bomba de alimentación al cuerpo distribuidor y llena el volumen de alta presión (8). El
combustible excedente sale por el retorno de combustible (5). En la fase de alimentación son
presionados hacia dentro por las levas los émbolos de suministro (1), estando cerrada la aguja
de válvula. De esta forma se comprime el combustible que se encuentra ahora en el volumen
de alta presión (8) cerrado. A través de la ranura de distribución (13) que debido al movimiento
de giro del eje distribuidor (2) queda unida con la salida de alta presión (14), llega el
combustible que se encuentra bajo presión, a través de la conexión del tubo de impulsión (16)
con válvula provista de estrangulador de retorno (15), la tubería de impulsión y el portainyector,
al inyector, el cual lo inyecta en la cámara de combustión del motor.
El comienzo de suministro (FB) está después del momento de cierre de la electroválvula de alta
presión. En la tubería de combustible de alta presión se forma una presión elevada del
combustible. Esta presión de tubería PD, por el lado del inyector (fig. superior -centro-) abre la
aguja deí inyector al alcanzarse la presión de apertura de inyector y da lugar al comienzo de
inyccción (SB). El tiempo entre el comienzo de suministro y el comienzo de inyección se
denomina retraso de inyección (SV). Si continua aumentando la presión en la cámara de
combustión del motor (fig. superior -izquierda-), comienza a producirse la combustión (VB). El
intervalo temporal entre el comienzo de inyección y la combustión es el retraso de inflamación
(ZV).
Si la electroválvula de alta presión abre otra vez, desaparece la alta presión de combustible
(final de suministro); la aguja del inyector cierra (fin de inyección, SE)
Construción
El variador de avance por control hidráulico va montado en la parte inferior del cuerpo de la
bomba rotativa de inyección de émbolos radiales, perpendicularmente a su eje longitudinal.
El anillo de levas (1) engrana con una espiga esférica en el taladro transversal del émbolo del
variador de avance (3), de forma que el movimiento axial del émbolo del variador de avance, se
transforma en un movimiento de giro del anillo de levas. En el eje central del émbolo del
variador de avance está dispuesta una corredera de regulación (5), que abre y cierra los
taladros de control en el émbolo del variador de avance. En el mismo eje axial se encuentra el
émbolo axial de mando (12), activado hidráulicamente y sometido a presión por un muelle. que
preestablece la posición teórica de la corredera de regulación. Transversalmente al eje del
émbolo del variador de avance se encuentra la electrováivula del variador de avance. Esta
válvula influye sobre la presión en el émbolo de mando, si es activada para ello por parte de la
unidad de control de bomba.
Funcionamiento
Regulación del comienzo de inyección
Según el estado de servicio del motor (carga, régimen, temperatura del motor), la unidad de
control del motor establece un valor teórico para el comienzo de inyección, que está contenido
en un campo característico de comienzo de inyección. El regulador del comienzo de inyección
en la unidad de control de bomba compara continuamente el comienzo real de inyección con el
valor teórico y activa, en caso de divergencias, la electroválvula con una determinada relación
de impulsos. Como información sobre el valor real dei comienzo de inyección se dispone de la
señal de un sensor de ángulo de rotación o, alternativamente, de la señal de un sensor de
movimiento de aguja en el portainyector.
1. Sensores y transmisores de valor teórico para registrar las condiciones de servicio y los
valores teóricos. Estos transforman en señales eléctricas diversas magnitudes físicas.
2. Una unidad de control del motor y una unidad de control de bomba para el
procesamiento de las informaciones según determinados procesos de cálculo
matemáticos (algoritmos de regulación) convirtiéndolas en señales eléctricas de salida.
3. Elementos de ajuste (actuadores) para la transformación de las señales eléctricas de
salida de las unidades de control, en magnitudes mecánicas.
Las unidades de control gobiernan los elementos actuadores con las señales eléctricas de
salida, directamente a través de etapas finales de potencia, o bien retransmiten estas señales a
otros sistemas.
Sensores
Sensores de temperatura
Los sensores de temperatura se aplican en diversos lugares:
Generación de señales
Sobre el cigüeñal está aplicada una rueda transmisora ferromagnética que lleva en su contorno
un diente (segmento) por cada cilindro.
El sensor de revoluciones del cigüeñal (fig. inferior) explora la sucesión de dientes de la rueda
transmisora. El sensor consta de un imán permanente (1) y de un núcleo de hierro dulce (4)
con un devanado de cobre (5). Al pasar alternativamente dientes y los huecos entre dichos
dientes por delante del sensor, cambia el flujo magnético y se induce una tensión alterna. La
amplitud de la tensión alterna crece fuertemente al aumentar el número de revoluciones. Existe
una amplitud suficiente a partir de un 50 r.p.m..
Cálculo del número de revolución
Los cilindros de un motor están desfasados entre sí de tal forma que después de dos vueltas
del cigüeñal (720 grados), el primer cilindro comienza otra vez un nuevo ciclo de trabajo.
Con un reparto uniforme del desfase, significa esto que:
En un motor con cuatro cilindros, la rueda transmisora tiene cuatro dientes (segmentos), es
decir, el sensor de revoluciones del cigüeñal recibe 8 impulsor en dos vueltas del cigüeñal. El
tiempo entre dos impulsos se designa como tiempo de segmento y el ángulo respectivo
corresponde a la mitad de la separación angular entre dos inyecciones consecutivas.
Según el caudal de aire máximo necesario del motor de combustión, existen distintos tamaños
del tubo de medición. La variación de la tensión de señal en dependencia del flujo de masa de
aire se divide en márgenes de señal para el flujo de retorno y de afluencia. Para aumentar la
precisión de medición, la señal de medición se refiere a una tensión referencia entregada por el
control del motor. La característica de la curva está configurada de tal forma que al realizar el
diagnóstico en el taller, pueda reconocerse por ejemplo. una interrupción de cable, con ayuda
del control del motor.
Para la determinación de la temperatura del aire aspirado puede estar integrado un sensor de
temperatura.
Sensor del pedal acelerador
Contrariamente a las bombas de inyección rotativa o en línea, en el sistema EDC ya no se
transmite a la bomba de inyección el deseo de aceleración del conductor, a través de un cable
de tracción o de un varillaje, sino que se registra con un sensor del pedal acelerador y se
transmite a la unidad de control del motor (designado también como «pedal acelerador
electrónico»). En función de la posición del pedal acelerador se produce una tensión en el
sensor del pedal acelerador, mediante un potenciómetro. En base a una curva característica
programada se calcula a partir de la tensión la posición del pedal acelerador.
Elementos actuadores
Actuador de turbulencia
El control de turbulencia influye sobre el movimiento de turbulencia del aire aspirado. La
turbulencia se genera casi siempre mediante canales de entrada de forma espiral. La rotación
determina el entremezclado del combustible y el aire en la cámara de combustión e influye
considerablemente sobre la calidad de la combustión. Por regla general se genera una
turbulencia fuerte a un régimen bajo y débil a un régimen alto. La rotación puede regularse con
ayuda del actuador de turbulencia (una mariposa o una corredera) en el conducto de la válvula
de admisión.
Inyectores y portainyectores
Inyectores de orificios
Funciones y tipos de inyectores
Los inyectores y los correspondientes portainyectores son componentes esenciales entre la
bomba de émbolos radiales y el motor diesel.
Sus funciones son:
la inyección dosificada,
la preparación del combustible,
la formación del proceso de inyección,
el estanqueizado contra la cámara de combustión.
Aplicación
Los inyectores de orificios se emplean para motores de inyección directa. Se dividen en
«inyectores de taladro ciego e inyectores de taladro en asiento.
Además, los inyectores de orificios se distinguen por su tamaño constructivo entre:
Construcción
Los agujeros de inyección se encuentran sobre la envoltura de un cono de chorro (fig. inferior).
La cantidad y diámetro de los agujeros dependen de:
el caudal as inyección.
la forma de la cámara de combustión y
la turbulencia de aire (rotación) en la cámara de combustión.
Las aristas de entrada de los agujeros de inyección pueden estar redondeadas por
mecanización hidroerosiva (HE).
En aquellos lugares donde se producen grandes velocidades de flujo (entrada del agujero de
inyección), las partículas abrasivas (causantes del desgaste) contenidas en el fluido HE. se
encargan de la eliminación del material.
El redondeado HE puede aplicarse tanto para inyectores de taladro ciego, como también para
inyectores de taladro en asiento. El objetivo es:
realizar previamente el desgaste de aristas que causan las partículas abrasivas del
combustible, y/o
reducir las tolerancias de caudal.
Para emisiones bajas de hidrocarburos es especialmente importante mantener lo más reducido
posible el volumen ocupado por el combustible (volumen residual) por debajo de la arista de
asiento. Este se consigue con los inyectores de taladro en asiento.
Ejecuciones
Inyector de taladro ciego
Los agujeros de inyección del inyector de taladro ciego (fig. inferior) están dispuestos en e!
taladro ciego.
Con un casquete redondo, los agujeros de inyección se taladran, en función del
dimensionamiento, de forma mecánica o electroerosiva (eliminación eléctrica de partículas).
Los inyectores de taladro ciego con casquete cónico están taladrados generalmente de forma
electro-erosiva.
Los inyectores de taladro ciego se ofrecen con taladro ciego cilíndrico y cónico en diferentes
dimensiones:
El inyector de taladro ciego con taladro ciego cilíndrico y casquete redondo (a), compuesto con
una parte cilíndrica y otra semiesférica, presenta una gran libertad de dimensionamiento
respecto al número de agujeros, longitud de agujero y ángulo de eyección. El casquete del
inyector tiene forma semiesférica y garantiza así, junto con la forma del taladro ciego, una
longitud de agujero uniforme. El inyector de taladro ciego con taladro ciego cilíndrico y casquete
cónico (b) se emplea únicamente para longitudes de agujero de 0,6 mm. La forma de casquete
cónica aumenta la resistencia del casquete mediante un espesor de pared mayor entre el radio
de la garganta y el asiento del cuerpo de inyector.
El inyector de taladro ciego con taladro ciego cónico y casquete cónico (c) presenta un volumen
menor de taladro ciego que el inyector con taladro ciego cilíndrico. Con su volumen de taladro
ciego está entre el inyector de taladro en asiento y el inyector de taladro ciego con taladro ciego
cilíndrico. Con el fin de obtener un espesor de pared uniforme del casquete, éste está
ejecutado cónicamente en correspondencia con el taladro ciego.
Portainyectores estándar
Tipos de portainyectores
Para la inyección en motores de inyección directa se emplean, en combinación con bombas
rotativas de inyección de émbolos radiales, portainyectores con inyectores de orificios.
Los portainyectores se distinguen entre:
Portainyectores estándar (de un sólo muelle) con y sin sensor de movimiento de aguja,
así como
Portainyectores de dos muelles con y sin sensor de movimiento de aguja.
Aplicación
Los portaínyectores descritos aquí presentan las siguientes características:
Construcción
El conjunto portainyector se compone de inyector y portainyector.
El portainyector consta de los siguientes componentes (fig. inferior):
Cuerpo soporte,
Disco intermedio,
Tuerca de fijación del inyector,
Perno de presión,
Muelle de compresión,
Arandela de compensación y
Pasadores de fijación.
El inyector (tobera) se fija con la tuerca de fijación del inyector centradamente en el cuerpo de
soporte. Al atornillar el cuerpo de soporte y la tuerca de fijación del inyector, el disco intermedio
presiona contra las superficies estanqueizantes del cuerpo de soporte y de inyector. El disco
intermedio sirve como tope de carrera de la aguja del inyector y centra con los pasadores de
fijación, el inyector respecto al cuerpo del portainyector.
el perno de presión
el muelle de compresión y
la arandela de compensación.
Funcionamiento
El muelle de compresión en el cuerpo de soporte presiona, a través del perno de presión, sobre
la aguja del inyector. La tensión previa de este muelle determina la presión de apertura del
inyector. La presión de apertura puede ajustarse mediante una arandela de compensación.
El recorrido del es conducido desde el taladro de entrada en el cuerpo de soporte, hacia el
disco intermedio y, desde allí, a través del cuerpo del inyector, hasta el asiento de la aguja del
inyector. En el proceso de inyección se levanta la aguja del inyector debido a la presión de
inyección, y el combustible es inyectado por los agujeros de inyección en la cámara de
combustión. La inyección ha concluido cuando la presión de inyección ha disminuido en tal
medida que el muelle presiona otra vez la aguja del inyector contra su asiento.
Primero actúa sólo un muelle sobre la aguja del inyector y determina así la primera presión de
apertura. El segundo muelle se apoya sobre un manguito de tope que limita la carrera previa.
Para que el desplazamiento de la aguja de: inyector supere la carrera previa es necesario que
el manguito de tope sea levantado actuando entonces ambos muelles sobre la aguja del
inyector (fig. inferior).
Funcionamiento
En el proceso de inyección, la aguja del inyector abre primero sólo !a carrera previa. Llega así
únicamente una pequeña cantidad de combustible a la cámara de combustión. Si continua
aumentando la presión en el portainyecíor, se abre la aguja del inyector a carrera total y se
inyecta el caudal principal (fig. inferior). Este proceso de inyección de dos niveles conduce a
una «combustión más suave» con reducción de ruidos.
Portainyector con sensor
de movimiento
de aguja
Aplicación
El comienzo de inyección es una
magnitud característica
importante sobre el servicio óptimo
de motores diesel. Su
evaluación permite p. ej. la
variación del avance
dependiente de la carga y del
régimen y/o la regulación del
índice de recirculación de gases de escape.
Para ello se necesita un portainyector con sensor de movimiento de aguja (fig. inferior), que
entregue una señal al abrir la aguja del inyector.
Construcción
El perno de presión prolongado penetra en la bobina de corriente.
La profundidad de penetración (longitud de recubrimiento «X») determina la magnitud del flujo
magnético.
Funcionamiento
Un movimiento de la aguja del inyector induce, con la variación del flujo magnético en la
bobina, una tensión de señal dependiente de la velocidad y no proporcional a la carrera, que se
procesa directamente en un circuito de evaluación (fig. inferior).
La superación de una tensión umbral sirve al circuito de evaluación como señal del comienzo
de inyección.
Unidades de control
Condiciones de aplicación
Una instalación de inyección diesel con bomba rotativa de inyección de émbolos radiales VR
presenta dos unidades de control para la regulación electrónica diesel:
Esta división es necesaria para evitar por una parte un sobrecalentamiento de determinados
componentes electrónicos y suprimir, por otra parte, la influencia de señales perturbadoras que
pueden producirse en la bomba de inyección debido a las corrientes parcialmente muy
elevadas (hasta 20 A). Mientras que la unidad de control de bomba registra las señales de los
sensores internos de la bomba sobre e! ángulo de rotación y la temperatura del combustible, y
las evalúa junto con los valores fijados por la unidad de control del motor para la adaptación del
momento de inyección y del caudal de inyección, la unidad de control del motor procesa
adicionalmente todos los datos del motor y del entorno registrados por sensores externos, y
calcula a partir de ellos las intervenciones de ajuste a realizar en el motor. Para ello existen
almacenados los correspondientes campos característicos en ambas unidades de control.
Los circuitos de entrada de las unidades de control preparan los datos de los sensores y los
microprocesadores calculan a partir de ellos, considerando el estado de servicio actual, las
señales de ajuste para un servicio de marcha óptimo.
El intercambio de datos entre la unidad de control del motor y la unidad de control de bomba se
produce a través del sistema CAN Bus.
A las unidades de control se les plantean altas exigencias, en relación con
Asimismo son muy altas las exigencias respecto a la compatibilidad electromagnética (EMV) y
a la limitación emisión de señales perturbadoras de alta frecuencia.
Estructura
La unidad de control de bomba está montada directamente sobre la bomba y ejecutada en
técnica micro-híbrida. Está equipada con un conector de nueve polos que une !a unidad de
control de bomba con la unidad de control del motor, y a través de la cual se produce la
comunicación entre ambas unidades. La unidad de control de bomba es refrigerada por el
combustible que pasa canal debajo de la caja de la unidad de control.
Como entradas directas de sensores de la bomba de inyección solo están las señales de
medición del sensor del de ángulo de rotación (señal DWS) y de! sensor de temperatura de
combustible. Además está la señal del sensor de revoluciones del cigüeñal preevaluada por la
unidad de control del motor, para su procesamiento ulterior.
Debido a la posición adosada expuesta junto junto a la bomba de inyección, el cuerpo de la
unidad de control de bomba está estanqueizado.
Dentro del marco de un concepto de seguridad, la unidad de control del motor supervisa
también el sistema de inyección completo.
Estructura
La unidad de control del motor se encuentra dentro de una carcasa metálica. Los sensores, los
elementos actuadores y la alimentación de corriente, están acoplados mediante un conector
multipolar a la unidad de control. Este conector presenta entre 105 y 134 pins según el tipo de
aparato y el volumen funcional. Los componentes de potencia para la activación directa de los
elementos actuadores están integrados de tal forma en el cuerpo de la unidad de control del
motor, que queda garantizada una buena disipación del calor hacia la carcasa. La unidad de
control del motor existe tanto con una carcasa estanqueizada, como también con una no
estanqueizada.
Servicio de marcha
En el servicio de marcha normal calcula el caudal de inyección en función de posición del pedal
acelerador (sensor el pedas acelerador) y del número de revoluciones (fig. inferior, posición del
interruptor B). Esto se realiza mediante el campo característico correspondiente al
comportamiento de marcha. De esta forma quedan adaptados lo mejor posible el deseo del
conductor y la potencia del vehículo.
Regulación de ralentí
El consumo de combustible al ralentí del motor esta delimitado principalmente por el grado de
rendimiento y el régimen de ralentí. Una parte considerable del consumo de combustible de
vehículos motorizados en el denso trafico urbano, recae sobre este estado de servicio. Por lo
tanto es ventajoso un régimen de ralentí lo más bajo posible. El ralentí debe estar ajustado sin
embargo de tal forma que bajo todas las condiciones como consumos eléctricos en la
instalación del vehículo, acondicionador de aire conectado, marcha acoplada en vehículos con
cambio automático, servodirección activa, etc., no descienda demasiado el régimen de giro del
motor y funcione irregularmente el motor o incluso llegue a pararse.
Para el ajuste del régimen teórico de ralentí, el regulador de ralentí varía el caudal de inyección
hasta que el régimen real medido sea igual que el régimen teórico preestablecido. El régimen
teórico y la característica de regulación son influidos aquí por la marcha conectada y par la
temperatura del motor (sensor de temperatura del líquido refrigerante).
Además de los momentos de carga externos están los momentos de fricción internos que
deben ser compensados por la regulación del ralentí. Estos momentos (de fuerza) varían
ligeramente pero continuamente a lo largo de toda la vida útil del motor y dependen además
intensamente de la temperatura.
Regulación de la suavidad de marcha
Debido a tolerancia mecánicas y envejecimiento, no todos los cilindros de un motor generan el
mismo par motor. Esto tiene como consecuencia especialmente al ralentí un funcionamiento del
motor «no redondo». La regulación de suavidad de marcha determina las variaciones de
régimen después de cada combustión y las compara entre sí. El caudal de inyección de cada
cilindro se ajusta entonces según las diferencias de régimen, de forma tal que todos los
cilindros contribuyan igualmente a la generación del par motor. La regulación de la suavidad de
marcha actúa solo en el régimen inferior de revoluciones.
El caudal de limitación se forma en base a diversas magnitudes de entrada como p. ej. la masa
de aire aspirada, el número de revoluciones y la temperatura del líquido refrigerante.
Parada
El principio de funcionamiento de "autoinflamación" tiene como consecuencia que el motor
Diesel sólo pueda pararse interrumpiendo la alimentación de combustible.
En la regulación electrónica diesel se para el motor mediante la orden «caudal de inyección
cero» de la unidad de control del motor (cortando el suministro de combustible, por parte de la
bomba de inyección).
Intercambio de informaciones
La unidad de control de bomba determina a partir del valor teórico del caudal de inyección, la
duración de activación de la electroválvula de alta presión. El comienzo de alimentación
referido al cigüeñal se necesita para el cálculo del comienzo de inyección. Con el comienzo de
alimentación referido al anillo de levas puede variarse el indice de inyección de! combustible. El
número de revolucionas del motor sirve para la supervisión y es comparado, para ello, con la
velocidad de rotación de la bomba de inyección. Para que el servicio postventa pueda
consultar, en !a revisión del vehículo o en trabajos de mantenimiento, lo datos de ambas
unidades de control (p. ej. mensajes de averías almacenados en memoria), la unidad de control
del motor dispone de una conexión para el enchufe de diagnóstico. La unidad de control del
motor retransmite las consultas de datos, con el mensaje MSG2 a la unidad de control de
bomba.
El mensaje MSG3 comunica a la unidad de control de bomba la posición del sensor de
revoluciones del cigüeñal y la configuración de la unidad de control del motor.
Inmovilizador electrónico
Para la protección antirrobo del vehículo puede impedirse el arranque del motor con ayuda de
una unidad de control adicional para el inmovilizador. El conductor puede señalizar, p. ej.
mediante un telemando, a la unidad de control que está autorizado para la utilización del
vehículo. Esta unidad autoriza en la unidad de control del motor el caudal de inyección, de
forma que es posible un arranque y un funcionamiento del motor.
Acondicionador de aire
Con el fin de obtener una temperatura interior agradable a elevadas temperaturas exteriores, el
acondicionador de aire refrigera el aire con ayuda de un compresor frigorífico. Su demanda
puede ascender desde un 1% hasta un 30% de la potencia del motor, según el motor y la
situación de marcha. El objetivo no es por lo tanto una regulación de la temperatura, sino el
aprovechamiento óptimo del par motor.
En cuanto el conductor acelera fuertemente (deseando así un par motor máximo), el sistema
EDC desconecta brevemente el compresor.
Diagnóstico integrado
Supervisión de sensores
En la supervisión de sensores se comprueba con ayuda del diagnóstico integrado, si éstos son
abastecidos suficientemente y si su señal se encuentra dentro del margen admisible (p. ej.
temperatura entre -40 y 150°C). Las señales importantes se realizan si es posible, por
duplicado (redundantemente); es decir, existe la posibilidad de conmutar en caso de avería a
otra señal similar.
Módulo de supervisión
En la unidad de control de motor existe junto con el microcontrolador un módulo de supervisión.
La unidad de control del motor y el módulo de supervisión se supervisan mutuamente. Si se
reconoce aquí una avería, pueden ambos parar el vehículo independientemente entre sí.
Reconocimiento de averías
El reconocimiento de avenas soto es posible dentro del margen de supervisión de un sensor.
Una vía de señal se considera como defectuosa cuando está presente una avería durante un
tiempo definido previamente. La avería se almacena entonces en la memoria de averías de la
unidad de control del motor, junto con las condiciones ambientales correspondientes en las que
ha aparecido la avería (p. ej. temperatura del líquido refrigerante, número de revoluciones,
etc.). Para muchas averías es posible un «reconocimiento de nuevo estado intacto»; la vía de
señal debe reconocerse como intacta durante un tiempo definido.
Tratamiento de averías
Según la gravedad de una avería producida, se distinguen diversas reacciones del sistema:
Tensión de la batería,
Temperatura del líquido refrigerante, del aire y del aceite,
Presión de sobrealimentación
Presión atmosférica y
Caudal de aire.
Adicionalmente, en caso de infracción de la plausibilidad de las señales del sensor del pedal y
del freno, se aplica un valor sustitutivo para el sensor del pedal del acelerador.
Desconexión reversible
La conducción MAB (corte de caudal) permite a la unidad de control del motor intervenir
directamente sobre la etapa final de la electroválvula de alta presión, y suprimir así su
activación. En este caso ya no se inyecta más combustible. Esta intervención es reversible.
Esto significa que el combustible se libera otra vez para la inyección, cuando ya no existe la
condición que había conducido a la desconexión (p. ej, en la supervisión de duración de
activación en régimen de retención).
Si la comparación de la velocidad de rotación doble de la bomba de inyección, con el número
de revoluciones del motor, da una divergencia superior a un umbral preestablecido, se para
también el vehículo reversiblemente.
Desconexión irreversible
La desconexión del relé principal es irreversible y se produce exclusivamente con la avería
«electroválvula de alta presión activada permanentemente», ya que entonces no es posible
parar el vehículo a través de «caudal cero» o la conducción MAB.
Introducción
La disminución del consumo de combustible combinado con el aumento de simultáneo de
potencia o del par motor, determina el desarrollo actual en el sector de la técnica Diesel. Esto
ha traído en los últimos años una creciente aplicación de motores diesel de inyección directa
(DI), en los cuales se han aumentado de forma considerable las presiones de inyección en
comparación con los procedimientos de cámara auxiliar de turbulencia o de precamara. De esta
forma se consigue una formación de mezcla mejorada y una combustión mas completa. Debido
a la formación de mezcla mejorada y a la ausencia de perdidas de descarga entre la precamara
y la cámara de combustión principal, el consumo de combustible se reduce hasta un 10.... 15%
respecto a los motores de inyección indirecta (IDI) o precamara.
Señales de entrada
Los sensores constituyen junto con los actuadores los intermediarios entre el vehículo y la
unidad de control UCE.
Las señales de los sensores son conducidas a una o varias unidades de control, a través de
circuitos de protección y, dado el caso, a través de convertidores de señal y amplificadores:
Preparación de señales
Las señales de entrada se limitan, con circuitos de protección, a niveles de tensión admisibles.
La señal se filtra y se libera ampliamente de señales perturbadoras superpuestas, y se adapta
por amplificación a la tensión de entrada de la unidad de control.
Señales de salida
Los microprocesadores controlan con las señales de salida etapas finales que normalmente
suministran suficiente potencia para la conexión directa de los elementos de ajuste
(actuadores). Las etapas finales están protegidas contra cortocircuitos a masa o a tensión de
batería, así como contra la destrucción debida a la destrucción debida a una sobrecarga
eléctrica. Estas averías, así como cables interrumpidos, son reconocidas por las etapas finales
y son retransmitidas al microprocesador.
Adicionalmente se transmiten algunas señales de salida, a través de interfaces, a otros
sistemas.