guia principio de funcionamiento de los sensores aplicados la inyeccion eléctronica diesel

Instituto Profesional INACAP

Sede Concepción - Talcahuano

“Guía

Principio de funcionamiento del motor Diesel” Área Mecánica

Nota: Información recopilada de otros textos guías.

1 Docente: Pablo Monsalves C

Los motores Diesel con control electrónico aparecieron en el mercado, por dos razones importantes, el costo del combustible y las emisiones contaminantes. Su desarrollo mas importante se produjo aproximadamente el año 1990, cuando las normas de emisión (EPA , TIAR) establecieron unos niveles de emisión que era muy difícil de lograr con los medios mecánicos existentes. También en aquella época en Estados Unidos se dispuso por ley que los vehículos de carretera equipados con motores Diesel , solo emplearan Sistemas de Inyección con control electrónico, con el fin de disminuir el efecto de sus emisiones con el medio ambiente y obtener un mejor rendimiento. Lo anterior obligo a las empresas automotrices y fabricante de motores Diesel a incorporar sistemas de inyección con control electrónicos, desarrollo que ya existía en los motores Diesel desde finales de los años setenta. La incorporación de la electrónica a permitido que las funciones de regulación de caudal y avance de la inyección puedan ser gobernadas por medios electrónicos, mediante los cuales se optimiza la cantidad de combustible inyectada, adaptándola correcta exactamente a las necesidades de la marcha del motor. La incorporación de estos dispositivos electrónicos a las bombas de inyección para motores Diesel conllevan una serie de ventajas fundamentales como muestra la figura # 1, que permiten reducir notablemente los consumos de combustible y los niveles de emisión de gases contaminantes, por cuyas razones fue uno de los primeros sistemas en que se aplico masivamente los sistemas de control electrónico.

Fig#1 Ventajas de la Inyección Electrónica


Desarrollo de la Inyección Electrónica Diesel El desarrollo de la inyección Diesel electrónica, también trajo avance en el diseño de los motores Diesel, como por ejemplo el diseño de las cámaras de combustión, donde se ha adoptado la inyección Directa, por sobre la Indirecta, ya que el diseño aerodinámico asistido por computador a permitido, una mezcla del aire – combustible más rápida y proceso de combustión que permite que los motores puedan desarrollar r.p.m, tan altas como los motores de gasolina. El avance en las cámaras de combustión obligo también a desarrollar inyectores que inyectan el combustible más pulverizado y en menor tiempo en el interior de la cámara de combustión, permitiendo que la combustión sea más rápida y completa, aumentando el rendimiento del motor. Por lo tanto los motores Diesel con control electrónico, como muestra la figura # 2 reúnen las siguientes características; Inyección Directa Diseño aerodinámico de la cámara de combustión. Sobre alimentación de aire. Control electrónico de la inyección de combustible. • •

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Fig.2 Motor Diesel Electrónico En cuanto al desarrollo de los inyectores para mejorar la mezcla aire- combustible y reducir el tiempo del proceso de combustión, han incorporado las siguientes modificaciones como puede observarse en la figura # 3.

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Disminución del diámetro de los orificios. Aumento de la presión de inyección. Aumento del número de orificios. Tamaño más compacto

Fig. # 3 Inyector Hidráulico para bomba electrónica


INFLUENCIA DE LA GESTIÓN ELECTRÓNICA Un sistema de control electrónico, es un sistema que permite controlar la dosificación de combustible y el tiempo exacto de la inyección, a partir de tres componentes importantes;   

Sensores Unidad de control electrónico Actuador

Y que pasaremos a definir a continuación.

SENSOR: Es un dispositivo que permite transformar una señal física (Temperatura, Presión, Posición, etc.) en una señal eléctrica que es recibida por la unidad de control.

UNIDAD DE CONTROL: Es un microprocesador que controla el proceso de inyección y funcionamiento del motor, a través de las señales de los parámetros de funcionamiento del motor, que recibe de los sensores.

ACTUADOR: Es un dispositivo que permite transformar una señal eléctrica enviada desde el microprocesador, en una señal física de movimiento, para controlar la dosificación de combustible, modificar el avance de la inyección o conectar o desconectar el electro ventilador del sistema de refrigeración. El caudal de combustible inyectado influye notablemente sobre el arranque del motor y el comportamiento de marcha, así como en la emisión de humos. En la unidad de control se determina el valor del caudal que debe inyectarse, de acuerdo con los datos memorizados en campos característicos y los valores reales medidos por los diferentes sensores. De igual manera se determina el punto de inicio de la inyección. La presión del comienzo de la inyección está garantizada por un detector de movimiento de la aguja del inyector, que capta el comienzo exacto de la inyección directamente en el inyector, enviando la señal a la unidad de control, que la compara con el inicio de la inyección programando en su memoria y genera unos impulsos de control que se envían al sistema variador de avance, que corrige el punto de inyección en función de las condiciones de marcha del motor.

Para optimizar la potencia y la calidad de los gases en los motores DIESEL debe ser mejorado la regulación de la Inyección, es por eso que se desarrollo el sistema EDC (control electrónico DIESEL). Para ello se construyeron bombas de inyección de alta presión y la regulación fue llevada a través de un posicionador controlado electrónicamente. Esa construcción tiene las siguientes ventajas:    

Mínima emisión de gases tóxicos Mínimo consumo de combustible Optimiza la curva del momento y su potencia Mejora el confort en el manejo


Eso se consigue a través de una exacta regulación del inicio de la inyección Adicionalmente:  

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Regula el ralentí Limita la cantidad de inyección que depende de la presión de carga, la temperatura de Aire y temperatura de combustible Limita las máximas revoluciones y Limita la cantidad de inyección en el arranque.

Fig. # 4 Diagrama en bloques de un sistema de Inyección Diesel Con Control Electrónico. En la figura # 4 se muestra un diagrama de bloques que corresponde a un sistema de inyección con control electrónico, donde puede verse que la unidad de control recibe las informaciones de los distintos sensores y las convierte en impulsos de control para los sistemas de regulación de avance y de caudal ubicados en la bomba de inyección, a los que las señales a través de sendos computadores, que a su vez reciben señales reales del comienzo de la inyección y el caudal suministrado, las cuales permiten modificar estos parámetros adaptándolos a las necesidades del motor.


Sensores Utilizados en la gestión Diesel electrónica En la mayoria de los casos los sensores utilizados en el control de la dosificación del combustible, la velocidad de rotación, la temperatura de los distintos sistemas de refrigeración, aceite, aire, etc. Son del tipo resistivos, digitales, análogos. Cada uno de ellos tiene un principio particular de trabajo y aplicación en el motor.

Tipo de señales Existen dos tipos de señales generadas por los sensores:

Sensores inductivos Los sensores inductivos se utilizan en los automóviles para medir velocidades de rotación o detectar la posición angular de un determinado elemento. Su principal ventaja es su reducido costo y simplicidad, mientras que su mayor inconveniente es la falta de precisión.


Ubicación del sensor en el motor

Sensores de efecto Hall Los sensores de efecto Hall se utilizan en los automóviles para medir velocidades de rotación o detectar la posición de un determinado elemento. Su principal ventaja es que pueden ofrecer datos fiables a cualquier velocidad de rotación. Y sus inconvenientes son la mayor complejidad y precio con respecto a un sensor inductivo.


SENSOR DE FASE – MOTOR CUMMINS ISBe

Sensores Resistivos

SENSOR DE FASE – MOTOR MWM

Estamos acostumbrados que prácticamente en todos los vehículos el Sensor de Temperatura de Motor es un componente resistivo de características NTC, es decir se trata de una resistencia (también llamada termistancia) que varia su magnitud en función de la temperatura a la que se encuentra expuesta. Como este componente se encuentra inmerso en el líquido refrigerante del motor "a medida que aumenta la temperatura de motor disminuye la resistencia del sensor". Existen dos tipos:  PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) A medida que aumenta la Temperatura también aumenta la resistencia y el voltaje  NTC ( Coeficiente de Temperatura Negativo) A medida que aumenta la temperatura diminuye la resistencia y el voltaje •


Aplicaciones Sensor de presión y temperatura del aire de admisión. MOTOR MWM

Sensor Temperatura del refrigerante MOTOR CUMMINS

Sensores piezoeléctricos Son utilizados para captar las variaciones de presión de aire o de combustible en los sistemas con control electronico, por ejemplo:  Medir la presión de sobrealimentación de aire en el múltiple de admisión.  Medir la presión del combustible en el rail o rampa en los sistemas de inyección Diesel commom rail.

DW10100C

Captador de presión


Captador de Presión de sobrealimentación : Permite determinar la presión existente en el múltiple de admisión. Esta información es transmitida al calculador con el fin de cumplir la función regulación de la presión de sobrealimentación.

Potenciometro El potenciómetro utilizado en los vehículos está constituido por una placa de carbón resistivo que varía su resistencia paulatinamente de un extremo a otro en forma constante, una leva o cursor se desplaza por dicha pista, chocando con distintas resistencias, por lo tanto tomando una tensión variable.  Para detectar la ubicación física de un dispositivo en movimiento, se utilizan normalmente 5v de tensión, aplicados a una resistencia variable y de acuerdo a la posición del cursos, está tensión varía entre 0.6v y 4.8v aproximadamente.


BREVE DESCRIPCION DE DOS SISTEMAS DE CONTROL ELÉCTRONICOS DIESEL Regulación electrónica Diesel en una bomba rotativa Bosch

En la bomba de inyección rotativa, la inyección es regulado por un dispositivo electro hidráu-lico que con ayuda de un pocisionador se regula la cantidad de inyección y el inicio de la inyección .Una regulación de los gases de escape puede tener lugar a través de un dispositivo adicional 

Regulación de la cantidad de inyección (QK)

La posición del pedal, el desplazamiento de la corredera (medida para la cantidad de inyección) y la cantidad de aire de admisión son conseguidos por un potenciómetro y el valor de su resistencia es medido por la ECU. La señal de las revoluciones es enviada a la ECU por un sensor y el inicio de la inyección es también enviado por un sensor dispuesto en el inyector de combustible.


sistema de control electrónico Detroit Diesel (DDEC) El sistema de control electrónico Detroit Diesel (DDEC) controla el tiempo y cantidad de los inyectores electrónicos unitarios (EUI). El sistema también controla diferentes funciones del motor utilizando sensores eléctricos que envían señales eléctricas al modulo de Control Electrónico (ECM). El ECM computa la información y determina la salida correcta de combustible y el tiempo para una optima potencia, economía de combustible y bajas emisiones. El ECM también tiene la capacidad de desplegar advertencias o apagar el motor (dependiendo de la selección de opción) en el caso de que existan condiciones que puedan dañar al motor, como la baja presión de aceite, bajo refrigerante o alta temperatura de aceite. Los motores anteriores de la Serie 60 cuentan con el sistema DDEC denominado DDEC I. Los motores más recientes cuentan con la 2da. Generación del sistema DDEC que se denomina DDEC II. Los motores actuales cuentan con la tercera generación del sistema DDEC, DDEC III.


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