Sesión 8 - SENSORES SENSORES Y ACTUADORES 1.
SENSORES
Son elementos eléctricos encargados de enviar algún tipo de información al EDC. Esta información puede ser de varias formas: • • • • • •
Voltaje variable de acuerdo con el elemento a medir. Información ON – OFF como la de un contactor. Voltaje pulsante codificado. Frecuencia variable. Voltaje constante. Señal senoidal.
Veamos algunos de los más importantes: • • • • • • • • • •
Sensor de presión del múltiple. múltiple. Sensor de flujo de aire. aire. Sensor de revoluciones y posición. posición. Sensor de posición del motor. motor. Sensor de posición del émbolo de la bomba. bomba. Sensor de temperatura del agua. agua. Sensor de temperatura del aire. aire. Sensor de confirmación de avance. avance. Sensor de posición del acelerador. acelerador. Sensores y actuadores. actuadores.
Sensor de presión del múltiple
Utilizado para transformar la presión del múltiple de admisión en señal eléctrica hacia el EDC. Su utilización está destinada a los motores Diesel que tienen turboalimentador. En los motores atmosféricos existe un sensor de temperatura de aire que junto con otras informaciones, el EDC puede calcular el flujo de aire. Recuerde que la variación de régimen en el motor Diesel se realiza modificando el caudal de combustible y no el de aire, por lo que no existe la caja de mariposa.
Funcionamiento
Internamente encontramos un elemento piezo – eléctrico sensible a la presión. El computador alimenta el sensor con 5 Voltios por una vía positiva y otra negativa que garantiza el circuito. Cuando la presión afecta el elemento piezo – eléctrico, se produce una variación de tensión que el computador recibe como señal por una tercera vía. Con base en esta señal de voltaje, el computador puede calcular la presión existente comparando el voltaje que recibe con el voltaje estabilizado de 5 voltios. Esta información la utiliza el computador para actuar sobre la cantidad de combustible que debe aplicar la bomba. Sensor de flujo de aire
Debido a que el motor Diesel no posee caja de mariposa, el aire de admisión que ingresa al motor es todo el que pueda aspirar en el tiempo de admisión. De esta manera sería casi imposible determinar un buen dosado del combustible en los variados regímenes de funcionamiento. Por este motivo es necesario medir la cantidad de aire que aspira el motor. Para lo cual existe el medidor de flujo colocado generalmente entre el filtro de aire y el múltiple de admisión. Existen varios tipos de medidores de flujo flu jo que veremos a continuación: • •
Tipo hilo caliente. Tipo torbellino de Karman. Karman.
Sensor de flujo de aire - Tipo hilo caliente
La finalidad de este sensor es la de medir la masa de aire de admisión que ingresa al motor. Al no tener funciones mecánicas, ofrece gran durabilidad. :
Funcionamiento
La corriente fluye hacia el hilo caliente (Calentador) ocasionando que aumente su temperatura. Cuando el aire fluye por el ducto, el hilo caliente se enfría en contacto con el aire. Si se controla la corriente que fluye por el hilo para mantener constante la temperatura del mismo, esa corriente tendrá relación proporcional con la masa de aire admitido.
Detectando esa corriente se puede medir la masa de aire de admisión. En el caso de los medidores de aire tipo hilo caliente, esa corriente se convierte en un voltaje que luego será enviado al EDC.
En un medidor de flujo real, se incorpora un hilo caliente al circuito puente. Este circuito puente posee las características de que los potenciales en los puntos A y B , son iguales cuando el producto de la resistencia a lo largo de la línea diagonal es igual ((Ra+R3).R1=Rh.R2 ). Cuando el aire de admisión enfría el hilo caliente Rh , disminuye la resistencia dando como resultado una diferencia de potencial entre los puntos A y B . Un amplificador operacional detecta esta diferencia y causa un aumento de voltaje aplicado al circuito (aumento de la corriente al hilo caliente Rh ). Una vez que esto se lleva a cabo, la temperatura del hilo caliente Rh aumenta nuevamente dando como resultado un aumento correspondiente a la resistencia hasta que los potenciales de los puntos A y B se igualan (los voltajes en los puntos A y B aumentan). Al emplear las propiedades de este circuito tipo puente, el medidor de flujo de aire podrá medir la masa de aire de admisión detectando el voltaje en el punto B . Asimismo, en este sistema, la temperatura del hilo caliente Rh se mantiene continuamente en una temperatura constantemente mayor que la temperatura del aire de admisión al utilizar el termistor Ra. Sensor de flujo de aire - Tipo torbellino de Karman
Este método de flujo de aire detecta directamente el volumen de aire de admisión ópticamente. La construcción simplificada del pasaje de aire reduce a su vez la resistencia a la entrada. Este medidor de flujo de aire esta constituido de varios elementos como los que se muestran en la figura.
Funcionamiento
El generador de torbellino colocado en la parte media de un flujo uniforme de aire, genera un torbellino que resulta de las desviaciones de la corriente de aire con un obstáculo llamado “Pilar”. Los torbellinos son orientados hacia unos espejos que vibran al paso del aire cerca de ellos. Estos espejos reflejan la luz que emite un diodo y es recibida por un fototransistor. El fototransistor tiene la particularidad de permitir el voltaje al contacto con la luz, esto creará una serie de pulsos dependiendo de las vibraciones del espejo causadas por los torbellinos. De acuerdo a la frecuencia creada, el EDC puede calcular el flujo de aire que esta pasando por el medidor. Sensor de revoluciones y posición
Es un sensor generador de señales a partir de la variación de un campo magnético. En efecto su construcción dispone de un imán permanente el cual está enfrentado al dentado del volante motor. El imán posee su propio campo el cual se verá afectado cuando pasa cerca un elemento ferroso. El volante motor hecho de hierro, posee en su periferia una serie de dientes maquinados al fabricarlo. Nótese que en algún punto del volante hay un diente más grande. Al desfilar frente al sensor un diente o un orificio, se crea una descompensación del campo del imán que hace variar el flujo magnético del embobinado. Esta variación de flujo da origen a un voltaje que toma el EDC como información.
Cuando desfilan los múltiples dientes frente al sensor, podemos obtener señales que el EDC capta y amplifica para determinar las revoluciones del motor y la posición. Efectivamente con la frecuencia de la señal el EDC determina las revoluciones y con la señal diferente, del diente grande, la posición del motor. Cuando el diente grande desfila frente al sensor, el motor está a mitad de recorrido. En la figura se puede apreciar, en la parte superior, la forma del dentado del volante y en la parte baja la señal que origina el sensor.
Ubicado en la culata cerca al eje de levas. Se trata de un sensor de efecto hall encargado de informar al EDC sobre la posición del cilindro número 1 en tiempo de compresión. Funcionamiento:
La variación del campo magnético en cercanía de un material ferroso, provocará una diferencia de potencial. Con base en esta señal el EDC recibe este voltaje y determina la posición del cilindro número 1.
Sensor de posición del émbolo de la bomba
Ubicado en la parte trasera de la bomba de inyección, se encarga de informar al EDC la posición del rotor.
Funcionamiento:
Consta de dos embobinados independientes. El primer embobinado es pilotado por el EDC con una frecuencia de corriente determinada, siempre constante. El segundo embobinado es activado por la actividad magnética creando también una frecuencia determinada. El núcleo central se interpone entre los embobinados creando un desequilibrio de las frecuencias que emite el EDC a la primera bobina y la que recibe de la segunda bobina. El EDC puede calcular la diferencia y determinar la posición del rotor. Sensor de temperatura de agua
Ubicado en la salida de refrigerante a nivel de la culata de cilindros. Es una resistencia de coeficiente de temperatura negativo. (CTN) Funcionamiento: El EDC mantiene un voltaje estabilizado a 5 voltios. Al circular la corriente por la resistencia variable del sensor, el voltaje varía. Este voltaje es tomado por el EDC para determinar la temperatura del refrigerante en ese momento. Esta información sirve para determinar el caudal de combustible a aplicar, el tiempo del precalentamiento, la acción sobre la válvula EGR, el testigo de recalentamiento, los ventiladores de refrigeración motor.
Sensor confirmación de avance (También llamado inyector instrumentado)
Ubicado en el inyector número 1, es un | Funcionamiento:
Cuando el inyector funciona, se levanta la aguja de la tobera. Esta acción provoca el movimiento mecánico de la varilla 1) la cual hace mover un imán dentro del embobinado 5). El movimiento del imán creará en el embobinado una tensión que será recibida por el EDC. Esta señal la utiliza el EDC para confirmar si el avance calculado es conforme con el avance real.
El EDC inicialmente determina un determinado avance de la bomba de inyección de acuerdo con las necesidades del motor y acciona la electroválvula de avance, seguidamente confirma si el avance es correcto de acuerdo con la posición del motor. Sensor posición acelerador
Ubicado en el pedal de aceleración. Es un potenciómetro de pista simple o pista doble. Contiene también un contactor PL (Pie levantado) Funcionamiento: Al mover el pedal de aceleración, mecánicamente el potenciómetro va cambiando su valor de resistencia proporcionalmente con el movimiento del pedal. El EDC alimenta el elemento con 5 voltios, la variación de voltaje al mover el pedal es tomada por el EDC para convertir la acción mecánica en señal eléctrica, equivalente a la posición del pedal. El EDC utiliza esta señal para determinar el caudal de inyección según la exigencia del conductor. Sensores y actuadores
En la figura se ilustra el sistema hidráulico interior de una bomba de inyección Lucas. Observe la electro válvula de avance, encargada de controlar la fuga de combustible para proporcionar una posición específica al dispositivo de avance.
2.
ACTUADORES
Son elementos eléctricos encargados realizar algún cambio para modificar la cantidad de inyección a aplicar y también el avance de la inyección. El EDC puede, de acuerdo a los cálculos o algoritmos, hacer que un actuador funcione de varias formas: • • •
Conectar permanente la masa o el positivo. Colocar masa o positivo variable de acuerdo a las condiciones. Colocar una masa o positivo con frecuencia constante pero con tiempo variable (PWM ó RCO)
Veamos algunos de los actuadores más importantes: • • •
•
Inyectores. Electroválvula de avance. Electro válvulas de caudal.
Inyectores
El inyector es una válvula de retención, que solamente se abre a partir de unos valores de presión muy precisos y altos, en cuyo momento es capaz de introducir una cantidad determinada de combustible, enviada por la bomba, al interior de la cámara de combustión. Los inyectores se llaman también toberas en forma genérica. En algunos casos, el cuerpo del inyector se llama también porta tobera, en donde va colocada la tobera o copa por la cual se atomiza el combustible. Se utilizarán los términos porta tobera y tobera. Los inyectores deben cumplir, de la mejor manera posible, los cinco puntos siguientes: Pulverización
El combustible aportado debe entrar en la cámara lo más dividido posible en partículas muy pequeñas, porque ello facilitará de una manera muy importante la oxidación rápida de todo el caudal. Es lo que también se conoce con el nombre de atomización del combustible. Distribución
El chorro de combustible pulverizado debe poseer la característica de poder distribuirse por el volumen de la cámara a todo lo largo y ancho de ella para permitir la mejor homogeneización de la mezcla y la mejor y más rápida oxidación general.
Penetración
La distancia a la que el combustible debe entrar en la cámara por medio del chorro o dardo proporcionado por el inyector, debe ser muy precisa e independiente del caudal. Si la penetración resulta excesiva y tropieza contra las paredes de la cámara puede condensarse y dificultar su oxidación. Por el contrario, si es corta, la distribución puede ser muy lenta. Corte de la inyección
El principio y el final de la inyección han de ser muy precisos y claros, con un inicio súbito y un cese de la inyección instantáneo. No debe tener goteos ni fugas. Temperatura
La punta de la tobera del inyector debe mantenerse por debajo de los 200 grados centígrados, por lo que en el interior del inyector se tendrá que prever una circulación suficiente de combustible que ejerza una cierta refrigeración para mantener la punta a temperaturas convenientes. En la figura se muestra un inyector que está constituido por las siguientes partes: 1. Tubo de entrada de combustible. 2. Canalización interna. 3. Porta inyector. 4. Canalización reducida. 5. Porta tobera postiza (Anillo de unión). 6. Cuerpo de unión con la culata. 7. Racor de acople con la tubería. 8. Orificio de retorno. 9. Arandela de ajuste. 10. Resorte de calibrado. 11. Perno de presión. 12. Inyector o tobera. Patrón de atomización
La forma de la descarga en los orificios de la tobera del Inyector se llama patrón de atomización. El diseño de la cámara de combustión determina el patrón de atomización requerido. En la figura se muestra el patrón de atomización de una tobera de cuatro orificios. En la cual se descarga el combustible, por cuatro orificios pequeños del mismo tamaño ubicados en la punta de la tobera para producir cuatro atomizaciones de tamaño uniforme.
Clases de inyectores Toberas de un solo orificio
Estas toberas, tienen un solo orificio taladrado en su extremo, cuyo diámetro puede ser de 0.2mm o mayor. La tobera con punta cónica y un solo orificio tiene éste taladrado en ángulo de acuerdo con el motor en que se instalará. Son las más adecuadas para los motores provistos de precámaras de combustión de turbulencia las cuales no precisan de una pulverización tan fina como los motores de inyección directa en los que se emplean casi siempre los inyectores con orificios. Estos inyectores también reciben el nombre de inyectores de tetón.
Toberas de o rificios múltiples
Los inyectores de orificios se han construido para aquellos motores que necesitan disponer de un chorro de inyección altamente fragmentado con el fin de lograr una más rápida oxidación del combustible. Son pues, los inyectores más adecuados para los motores de combustión directa. Estas toberas tienen dos o más orificios taladrados en el extremo. El número, tamaño y posición de los orificios dependen de los requerimientos del motor Toberas de vástago largo
Estas toberas, tienen un vástago largo que es una prolongación de la parte inferior de la tobera. Los orificios normales y el asiento de la válvula están en el extremo del vástago largo, que permite que la parte de la tobera que tiene holguras muy precisas, entre la aguja y la tobera, quede separada de la cámara de combustión a fin de que puedan funcionar en una parte de la culata que está algo más fría.
Toberas de aguja
Estas toberas tienen un orificio mucho más grande y la punta de la aguja está reducida para formar una especie de alfiler que sobresale en el orificio. Con la modificación de la forma y el tamaño de la aguja, se pueden tener inyectores con diversos patrones de atomización, que puede variar desde un cono hueco pequeño hasta un cono hueco con un ángulo de 60°. Las toberas de aguja se emplean en motores de inyección indirecta, es decir los que tienen cámaras de combustión tipo celda de aire, de turbulencia o de precombustión. Toberas de demora
Son toberas de aguja modificadas, en las que se ha cambiado la forma de la aguja para disminuir la cantidad de inyección al principio de la entrega. Esto reduce la cantidad de combustible en la cámara cuando empieza la combustión y también reduce el "cascabeleo".
Tobera Pintaux
Es una modificación (Ver figura) de la tobera de aguja. Tiene un agujero auxiliar para atomización en la tobera, a fin de facilitar el arranque con el motor frío. A las RPM de arranque del motor, la válvula de aguja no se levanta lo suficiente para que el agujero para la aguja descargue combustible, sino que el agujero auxiliar produce una atomización mas fina que se requiere para e arranque del motor en frío. A velocidades normales de funcionamiento, las presiones en el sistema de combustible son más altas y la válvula de aguja se eleva más para que se despeje su barreno, que descarga la mayor parte del combustible. Inyectores tipo cápsula
Los inyectores tipo cápsula se utilizan en algunos motores Caterpillar. La tobera tiene la forma de una cápsula que incluye el resorte y la válvula. No se puede desarmar ni ajustar.
In yectores del tipo de lápiz
Es del tipo largo y delgado, por comparación con la mayor parte de los otros inyectores. Recibe el nombre de inyector tipo lápiz porque tiene más o menos esa forma; su marca de fábrica es Roosa Master. Este inyector largo permite que sus piezas funcionales estén lejos del calor de la cámara de combustión.
Funcionamiento de los inyectores
En la figura aparece una vista en corte del inyector y de sus piezas internas. Las piezas funcionales son la tobera (2) con su válvula de aguja en la parte inferior del inyector y el resorte (5) y su tuerca de ajuste en la parte superior. La fuerza del resorte se transfiere a la válvula de aguja con una varilla pequeña llamada vástago (4) . La presión a la cual el inyector empieza a atomizar se ajusta por medio de la tuerca (6) de ajuste del resorte, la cual también sirve de asiento para el resorte. La carga de combustible que viene de la bomba de inyección penetra por la entrada (8) de combustible y baja por el conducto perforado en el portatobera (1) y la tobera (2) hasta la galería. La punta de la válvula de aguja que asienta contra la parte inferior de la tobera, impide el paso por los orificios de la tobera. Cuando hay combustible a presión en los conductos y galería del inyector, se levanta la aguja de su asiento y se atomiza el combustible en la cámara de combustión.
Acción de la aguja
La galería es una ranura anular pequeña en la tobera que sirve como depósito para el combustible antes de la inyección. Cuando la carga de combustible a alta presión que viene de la bomba llega a la galería, actúa contra los rebordes de la guía de la válvula de aguja y produce fuerza ascendente contra el resorte. Cuando la presión dentro del inyector es suficientemente alta, vence la carga del resorte contra la aguja, ésta se levanta de su asiento y permite la atomización del combustible a alta presión que hay en la galería.
Cuando cesa la acción de bombeo del émbolo respectivo en la bomba de inyección, se reduce la presión en el inyector y el resorte del inyector empuja a la válvula de aguja contra su asiento. Esta elevadísima presión (que puede ser del orden de 150 a más de 300 kg/cm2) vence la presión del muelle y sale al interior de la cámara La rapidez con la cual ocurre la caída de presión en el inyector hace que la válvula de aguja tenga un cierre rápido. Con esto hay un corte de la inyección y se impide el escurrimiento. La acción de la válvula de entrega en la bomba en línea y la forma de los lóbulos de la leva en la bomba de distribuidor producen una caída brusca en la presión al final del periodo de inyección, lo cual ayuda a la válvula de aguja a cerrar con rapidez. El combustible se debe inyectar con una atomización muy fina. Cualquier combustible sin atomizar que escurra a la cámara de combustión no arderá en la forma correcta y producirá carbón y humo negro. Por último cabe destacar los conductos de retorno del combustible que van enlazados con todos los de los inyectores para llevar al rebose el combustible que se hubiera podido acumular en exceso. Verificación de funcionamiento
La bomba de tarar debe fijarse en un banco, reservado para reparar inyectores, que debe estar siempre limpio y al abrigo de la suciedad. A la puesta en servicio de la bomba de tarar, reservar un porta-inyector completo del que se habrá anotado su presión de tarado como inyector patrón. Este servirá periódicamente para controlar el estado del manómetro de la bomba. Se distinguen las verificaciones siguientes, que se hacen en una bomba de tarar inyectores: 1. 2. 3.
Presión de apertura, llamado "tarado del inyector". La estanqueidad. Las características del zumbido y de la forma del chorro.
El chorro de un inyector provoca heridas graves. Vigilar que no pueda alcanzar a nadie. Verificación de funcionamiento Estanqueidad
Mantener con la palanca del aparato una presión inferior en 10 a 20 bares a aquella del tarado. Estanquidad del asiento No debe formarse ninguna gota en la punta del inyector, en un tiempo inferior a 10 segundos. Estanqueidad inyector-porta-inyector-retorno de fugas
No debe rezumar combustible por la tuerca de fijación del inyector, ni por el circuito de retorno de fugas. Un rezumado en la tuerca de fijación del inyector indica un defecto del adaptador del porta-inyector o del inyector. Una fuga en el circuito de retorno
indica un defecto del adaptador del porta-inyector e inyector, de la aguja o del portainyector. Sobre la bomba de tarar o el banco de pruebas en perfecto estado (circuito de retroceso y válvula de bomba perfectamente estancos) la prueba de estanquidad puede efectuarse midiendo el tiempo de caída de presión comprendido entre 30 y 80 bares por debajo de la presión de tarado. Características del zumbido y forma del chorro
Los inyectores tienen un zumbido muy suave perceptible solamente a una cadencia de 1 a 2 bombeos por segundo. Para una cadencia más rápida, el zumbido desaparece y es sustituido por un silbido perceptible a partir de 4 a 6 bombeos por segundo. Hasta la obtención del silbido, el chorro es pulverizado toscamente, a veces irregularmente repartido, deshilado. En un movimiento de bombeo rápido, el chorro debe ser neto, finamente pulverizado y el ángulo del chorro respetado. Síntomas del fallo de los inyectores
Unos inyectores en mal estado pueden ocasionar fallos en la combustión que se suelen delatar por defectos en la misma. Por ejemplo, el golpeteo de uno o más cilindros puede estar causado por inyectores que no tienen perfecta estanqueidad. También un motor sobrecalentado, o una caída de potencia del motor, o un incremento del consumo de combustible pueden estar ocasionados, entre otros defectos, por el mal funcionamiento de uno o más o todos los inyectores. De modo que es conveniente vigilar que su funcionamiento sea irreprochable. Pero el síntoma que más nos puede ayudar a conocer el estado en que se encuentran los inyectores, sin el desmontaje de éstos, es el estado de humos que el motor produce (lo que, sin embargo, no quiere decir que de todo exceso de humos sea el inyector el responsable). En general, cuando un motor Diesel tiene ausencia total de humo indica el correcto estado de reglaje del motor y por consiguiente también de los inyectores. Ante un humo claro, la situación puede ser todavía aceptable en un motor que ha realizado muchos kilómetros, pero cuando el humo es negro o gris oscuro y se produce a plena carga y a velocidades altas o medias acompañado de síntomas tales como pérdida de potencia o golpeteos del motor, es muy probable que el inyector sea el culpable por defectos de funcionamiento. También los humos en el escape de una manera intermitente o a bocanadas, a veces con tonalidades blancas o azules pueden estar causadas por defectos de la aguja del inyector que se puede gripar intermitentemente. •
Electro válvula de avance
Lucas
Es una electroválvula accionada por el EDC para modificar la presión de transferencia en el pistón de avance de la bomba de inyección. La presión de pilotaje del avance es regulada por un corrector de avance, creando una fuga de combustible controlada por un PWM o RCO.
El EDC pilota el corrector de avance con base en una cartografía programada cuyos parámetros principales son el régimen del motor y la carga en el acelerador. La corrección del avance la realiza con base en las señales de temperatura de agua, temperatura de aire y la presión atmosférica.
El control y el mando del avance son realizados en subrutina (Close loop). El sistema compara permanentemente el avance solicitado con el avance real. Para ello, el EDC cuenta el tiempo que transcurre entre este instante y el PMS (Sensor PMS). Al conocer la velocidad de rotación del motor, deduce el avance real. En función de las condiciones de funcionamiento y de la cartografía, si el valor de avance real es incorrecto, el EDC lo corrige activando el corrector de avance. El avance es también función del caudal de combustible. Cuando la cantidad de combustible admitida en el elemento de bombeo es mayor, los pistones se separan más y los rodillos encuentran el anillo de excéntrica antes. Por lo tanto, el avance real aumenta y difiere del valor de consigna. El corrector de avance es activado por el EDC para acercar el valor de avance real lo más posible al valor de consigna. Bosch
Se trata de una electroválvula accionada en PWM o RCO por la electrónica de mando del EDC. Modula la presión aplicada al pistón de avance, decalando de esta forma el plato portarodillos. El EDC calcula el avance del motor teniendo en cuenta: • •
Régimen motor. Índice de Cetano.
• •
La temperatura de agua. La cantidad de combustible aplicada al cilindro.
El dispositivo de avance coloca el inicio de la inyección del ciclo motor en el momento óptimo para todos los casos de funcionamiento, modificando la posición angular del plato portarodillos. Lo realiza controlando la fuga de combustible para que el pistón del dispositivo de avance tome una posición específica. Si el dispositivo de avance no es alimentado, la presión de transferencia que esta presente en “A”. Cuando la electroválvula es alimentada, se crea una fuga de combustible por el canal “B” que hace caer la presión en el pistón 1), en este caso el avance es mínimo, corresponde al calado inicial de la bomba.
•
Electro válvula de caudal
Las electroválvulas que posee la bomba de inyección Lucas con sistema EPIC. Poseen las mismas características y funcionan de manera similar. Ellas son: • • • •
Electroválvula de caudal positivo. Electroválvula de caudal Negativo. Electroválvula de avance. Stop eléctrico.
La activación de las electroválvulas consiste en alimentar el Embobinado 1 para dar paso al combustible por el orifico 2. Dependiendo de la frecuencia de emisión del EDC, es posible controlar el caudal.
Válvula y Elec tro válvula E.G.R.
En el ejemplo que se muestra en la figura, la válvula EGR está condicionada por la actuación de la electroválvula la cual es pilotada por el EDC. Cuando el EDC activa la electroválvula, el vacío generado por la bomba de vacío llega hasta la membrana de la válvula EGR permitiendo el paso de gases quemados hacia el múltiple de admisión. La finalidad de mezclar gas quemado con aire fresco en la admisión, es para disminuir la temperatura de la cámara de combustión y reducir así las emisiones de NOx. Ejemplo de una válvula EGR que incorpora la Electroválvula y la válvula EGR en un mismo conjunto. El mando de la válvula ya no es neumático como el caso anterior, este se realiza eléctricamente. Es pilotada por el EDC con corriente secuencial que permite de modular la apertura. La posición exacta es controlada por un potenciómetro integrado.
Condiciones de funcionamiento: • • • • • • •
Temperatura de aguan entre 15°C y 120 °C. Temperatura de aire entre 15°C y 60 °C. Presión atmosférica superior a 850 mb. Tensión de la batería. Posición pedal de acelerador. Régimen de motor. Velocidad del vehículo.
Después de la puesta en marcha del motor, la válvula es alimentada durante 30 segundos, si se reúnen las condiciones de funcionamiento y después de que el vehículo rueda a más de 10 Km/h. No es pilotada en los casos en que falle el potenciómetro del pedal acelerador, los sensores de temperatura de agua y aire, el sensor de presión atmosférica o alguna de las electroválvulas de caudal de combustible.
Sesión 9 - CONTROLES ELECTRONI COS DEL SISTEMA ECD En sesiones anteriores hemos vistos variados temas relacionados con sensores y actuadores del sistema EDC. La electrónica de un computador está conformada por una serie de elementos semiconductores y chips electrónicos que reciben señales para posteriormente activar un actuador y conseguir así un objetivo específico. El objetivo que se persigue resulta básicamente de una programación predeterminada que es aplicada cuando se construye dicho computador. Con la programación es posible que un actuador funcione tomando como base simultáneamente la información suministrada por los sensores. También es posible por ejemplo ajustar la inyección a condiciones de temperatura del motor o establecer un trabajo promedio de un actuador (salvaguarda) en caso de detectar un fallo. Sinóptico general de un sistema EDC
Las entradas y salidas de este sinóptico representan un sistema EDC utilizado en bombas de inyección Lucas DP C numérica.
Las entradas y salidas de este sinóptico representan un sistema EDC utilizado en bombas de inyección Lucas sistema EPIC .
Las entradas y salidas de este sinóptico representan un sistema EDC utilizado en bombas de inyección Bosch de ú ltima generación .
En las siguientes presentaciones veremos de manera general como el sistema electrónico EDC controla los diferentes actuadores, de acuerdo con las señales recibidas de los diferentes sensores y/o estados particulares. Un estado particular se refiere a una acción sobre un mando o información proveniente de otro computador. • • • • • • • • • • • • • • •
Alimentación. Sensor de temperatura de agua. Sensor de temperatura de aire. Sensor de temperatura de combustible. Sensor de velocidad del vehículo. Sensor de régimen del motor. Sensor de presión atmosférica. Contactor del pedal del freno. Contactor del pedal de embrague. Sensor de alzada de aguja del inyector. Sensor de flujo de aire. Sensor (potenciómetro) pedal de acelerador. Sensor posición corredera de caudal (Bosch). Testigo cuadro de instrumentos. El pre - post calentamiento.
Alimentación
Para que cualquier sistema eléctrico o electrónico funcione requiere de alimentación positiva y cierre del circuito con masa. La alimentación positiva puede ser de dos formas: •
•
Positivo antes de contacto . La tensión recibida proviene directamente de la
batería. Sirve para que el EDC conserve en memoria los fallos presentes o memorizados. Igualmente para mantener la programación original. Positivo después del contacto . La tensión recibida proviene del interruptor de encendido cuando la llave se gira a la posición “ON”. Sirve para alimentar los circuitos internos del computador y los relevos externos que activan las bujías de calentamiento de la cámara.
Sensor de temperatura de agua
Es un parámetro de corrección. Con el motor frío, la combustión es difícil de realizar debido a la frialdad de las cámaras que no favorecen el suficiente calentamiento del aire. El EDC utiliza esta información para: • •
Dirigir el actuador de caudal . Aumentar la inyección con motor frío. Dirigir la electro válvula de avance . Ajuste del avance de acuerdo al caudal.
•
Dirigir la electro válvula EGR . No funciona si la temperatura es menos a
40°C. •
Dirigir las bujías de calentamiento . El pre-postcalentamiento variable
depende de la temperatura del motor.
En caso de fallar el sensor, el EDC toma como parámetro principal la temperatura del combustible. Adopta un valor de –20°C para el pre-postcalentamiento y un valor de – 15°C para la activación de la EGR. Sensor de temperatura de aire
Esta información la utiliza el EDC para: •
•
Dirigir la electro válvula EGR . Si la temperatura del aire es inferior a
10°C, la electro válvula EGR no se activa. Dirigir la electro válvula de avance . Corrección de la cartografía principal.
En caso de fallar el sensor, el EDC adopta un valor de 20°C constante. Sensor de temperatura de combustible
El sensor se encuentra ubicado en la bomba de inyección. El EDC utiliza esta información para: •
Dirigir el actuador de caudal . En la medida que el combustible se
calienta, la viscosidad de éste es menor en proporción a la temperatura. Al ser el combustible menos viscoso, las fugas por los diferentes ajustes de la bomba e inyectores aumentará porque puede pasar más fácilmente por las holguras.
Para evitar este problema el EDC activa los actuadores de manera que el caudal aportado sea mayor y así obtener una inyección óptima. En caso de fallar el sensor, el EDC adopta un valor fijo de 45°C. Sensor de velocidad del vehículo
Esta información la utiliza el EDC para: •
•
•
La consigna para el mando de la electroválvula EGR . La cual funciona
durante 35 segundos si la velocidad es nula y el motor está en ralentí. Autorizar el activado del compresor del Aire A condicionado . No funciona durante 5 segundos si la velocidad es menor a 12 Km/h y la carga del motor es más de la mitad. Dirigir el actuador de caudal . Este ajuste depende de la velocidad del vehículo y la carga en la aceleración.
En caso de fallar el sensor, el EDC adopta un valor de 6 Km/h. Sensor de régimen del motor
Esta información la utiliza el EDC para: •
•
•
• •
Dirigir la electro válvula de avance . Parámetro de base del sistema. El
avance aumenta en la medida que aumenta el régimen. Dirigir el actuador de caudal . Para que el régimen aumente, es necesario aumentar el caudal. Dirigir la electro válvula EGR . No funciona cuando el régimen es superior a 3000 RPM. Dirigir las bujías de calentamiento . Se apagan cuando el régimen aumenta. Autorizar el compresor . Si el régimen es alto, el compresor no funciona. Riesgo de centrifugado.
En caso de fallar el sensor es imposible que el motor funcione. Sensor de presión atmosférica
Se encuentra dentro del computador EDC. Esta información la utiliza el EDC para: •
•
Dirigir la electro válvula de avance . La cartografía es diferente según la
altura sobre el nivel del mar a la cual se encuentre el vehículo. Dirigir la electro válvula EGR . Por encima de una altura de 1000 metros sobre el nivel del mar la EGR no funciona.
En caso de fallar el sensor el EDC adopta un valor fijo de 1000 milibares. Contactor pedal de freno
Ubicado en el pedal de freno. El EDC lo utiliza para: •
Dirigir al actuador de caudal . Reduce el caudal
para disminuir el torque del motor. •
Verificar la coherencia de las informaciones del potenciómetro acelerador y freno . La
función frenado es prioritaria a la aceleración. En caso de fallar el contactor, el caudal disminuye.
Contactor pedal de embrague
Ubicado en el pedal de embrague. El EDC lo utiliza para: •
Dirigir al actuador de caudal . Reduce el caudal para disminuir el torque del
motor y evitar las sacudidas al efectuar el cambio de relaciones en la caja de velocidades. En caso de fallar el contactor, el EDC adopta una posición fija de embragado.
Sensor de alzada de aguja del inyector
Ubicado en el inyector número 1. El EDC lo utiliza para: •
•
Dirigir la electro válvula de avance . Se trata de una señal inductiva que
confirma el avance calculado por el EDC. Encender el testigo de fallo , si el avance calculado difiere del confirmado en 3°.
En caso de fallar el sensor, el EDC adopta una avance por defecto y limita el régimen del motor a 3500 RPM. Sensor de flujo de aire
Ubicado en la entrada de aire al motor. El EDC lo utiliza para: •
Dirigir la electroválvula EGR . Representa la condición principal para que
funcione la electroválvula EGR. •
Dirigir el actuador de caudal . Ajusta la proporción de combustible de
acuerdo con la masa de aire admitida.
En caso de fallar el sensor, el EDC suprime la función EGR y adopta un valor fijo de masa de aire de 390 kg/h. El régimen motor es limitado. Sensor (potenciómetro) pe dal de acelerador
Ubicado en el pedal de aceleración o en la bomba de inyección. El EDC lo utiliza para: •
Dirigir el actuador de caudal . Es uno de los
parámetros principales del sistema para el cálculo de la inyección y el avance.
En posición pie levantado controla el correcto funcionamiento del potenciómetro y verifica la coherencia
con el contactor del pedal de freno. En caso de fallar el sensor, el EDC establece una posición del actuador de caudal para que el régimen se mantenga en 1300 RPM aproximadamente Sensor posición corredera de caudal
Ubicado en la bomba de inyección (Bosch). El EDC lo utiliza para: •
Dirigir el actuador de caudal . Informa al EDC sobre la posición de la
corredera. Es uno de los parámetros más importantes para el funcionamiento de la bomba de inyección Bosch. En caso de fallar el sensor, es imposible que el motor funcione. El EDC no puede calcular el caudal de inyección y el actuador no funciona. Testigo cuadro de instrumentos
El testigo de fallo se enciende al colocar el contacto (switch) durante tres segundos y luego se apaga, durante este tiempo el EDC efectúa un autotest. También se enciende cuando se presentan los fallos siguientes: El pre - post calentamiento
El EDC controla el funcionamiento de las bujías de calentamiento, cuya activación se realiza teniendo en cuenta la temperatura del motor (agua o refrigerante) y una temporización. La finalidad del sistema es favorecer el encendido del motor frio y disminuir la contaminación. Hay varias estrategias de funcionamiento controladas por el EDC: • •
Precalentamiento variable y fijo. Postcalentamiento fijo y variable.
Las bujías son alimentadas ya sea por relés o por etapas transistorizadas.
