inyeccic3b3n-directa-de-gasolina1.pdf.01

Guía de inyección directa de gasolina

2. Introducción
Enlosaños30yasedesarrollaronmotoresdegasolinadeinyeccióndirecta.Daimler-Benz
investigóapartirdemarzode1934lainyeccióndirectadegasolinaenunmotormonocilíndrico.
ElmotordeaviaciónDB601seconstruyóenserieapartirde1937.
Enelaño1952seaplicólainyeccióndirectadegasolinaparaelaumentodepotenciatambién
enmotoresdevehículosyconsiguiógrandeséxitoseneldeportedelmotor.
Enagostode1954seincorporólainyeccióndirectaalaproducciónenseriedelmotordeseis
cilindrosenlíneaM198,enelmodelodevehículo300SL(W198).
Enelaño1970seaplicólainyeccióndirectadegasolinatambiénenunmotorWankeldecuatro
discosenelmodeloC111.
Actualmente,losobjetivosmásimportanteseneldesarrollodelosmotoressonunconsumo
reducidodecombustibleyelcumplimientodefuturaslegislacionessobregasesdeescape,
aumentandoalmismotiempoeldinamismodelvehículo.

3. En los años 60, habían vehículos con motor de gasolina
en los cuales, la mezcla carburada
se realizaba en el interior del cilindro
Mediante una bomba inyectora
mecánica.

4. OBJETIVOSDELAINYECCIÓNDIRECTADEGASOLINA:
•Años 1.950/1.960 en competición: Aumentar la potencia.
•1.996 en turismos: Reducir el consumo.

5. Inyeccióndirectadegasolina
Objetivos
Lasemisionescontaminantesdehidrocarburos,óxidosnítricosymonóxidodecarbonose
reducenhastaun99%conlamediacióndeuncatalizadordetresvías.
Porsuparte,eldióxidodecarbono(CO2)queseproduceconmotivodelacombustión,siendo
elcausantedel«efectoinvernadero»,sólosepuedereducirabasededisminuirelconsumode
combustible.

6. Teniendoencuentaestosfactoresvemosquelossistemasdeinyecciónconformaciónexterna
delamezcla(inyecciónenelcolectordeadmisiónMPi)nosirvenparacumplirestosobjetivos,
poresolanecesidaddedesarrollarunsistemacapazdecumplirconestoscompromisos.Este
sistemaeselmotordeinyeccióndirectadegasolina.
Conlomotoresdeinyeccióndirectadegasolinaseconsiguendosobjetivosprincipalesque
estánvigentesparahoyyconvistasalfuturo,estosobjetivosson:reducirelconsumode
combustibleyconestetambiénlasemisionescontaminantesdeescape.
Losinyectoresdeestesistemanoestánubicadosenlastoberasdeadmisión,sinoqueestán
incorporadosdeformaestratégicaconundeterminadodesplazamientolateralporencimade
lascámarasdecombustión.

7. •Conlainyeccióndirectadelcombustibleenelcilindroseextraecalordelairedeadmisión,
produciéndoseunefectoderefrigeracióndeéste.Latendenciaalpicadosereduce,loque
permiteaumentarasuvezlacompresión.Unamayorrelacióndecompresiónconduceauna
presiónfinalsuperiorenlafasedecompresión,conlocualtambiénaumentaelrendimiento
térmicodelmotor.
•Esposiblereducirelrégimenderalentí,ysefacilitaelarranqueenfríodebidoaqueal
reanudarlainyecciónelcombustiblenosedepositaenlasparedesdelacámaradecombustión.
Lamayorpartedelcombustibleinyectadopuedesertransformadadeinmediatoenenergía
utilizable.Elmotorfuncionadeunmodomuyestable,inclusoaltrabajarconregímenesde
ralentímásbajos.

8. Inconvenientes
•Unodelosproblemasprincipalesqueplantealainyeccióndirectadegasolinaeseltratamiento
delosgasesdeescapeparacumplirlasnormativasanticontaminación.Losóxidosnítricosquese
producenconmotivodelacombustiónenelmodo"estratificado"yenelmodo"homogéneo-
pobre”.

9. Inconvenientes
-Elexcedentedeoxígenoquesederivaenelfuncionamientoconmezclapobreimpide,no
obstante,laposibilidaddereducciónenelcatalizadorynopermiteuntratamientoulteriorde
emisionesconvencionalconuncatalizadordetresvías.
-ParaasegurarelfuncionamientodelcatalizadordeNOxqueresultanecesario,deberá
repostarsecombustibleconbajoniveldeazufre,queporelmomentosóloestádisponiblea
nivelmundialdemodolimitado.

11. 1Inyecciónenelcolectordeadmisión
2Inyeccióndirectahomogénea
3Inyeccióndirectaestratificada

12. Inyecciónenelcolectordeadmisión
Enelcasodelainyecciónenelcolectordeadmisión(1),lainyeccióndacomienzoyaantesdel
procesodeadmisión.
Debidoaquelainyecciónseproduceenelcolectordeadmisión,existe,comparativamente,un
tiempodeformacióndelamezclalargo.Deestemodo,lamezclapresenta,yaalfinaldel
procesodeadmisión,unagranhomogeneidadenelcilindro.
Inyeccióndirecta(formacióndelamezclahomogénea)
Enelcasodelainyeccióndirecta,laválvuladeinyecciónintroduceelcombustibledirectamente
enlacámaradecombustión.
Lainyeccióntienelugardurantelacarreradeadmisión.Deestemodo,seconsigueunamezcla
degranhomogeneidad(λ=1)hastaelpuntodeencendido.Elprocesodeformacióndelamezcla
ydecombustiónessimilaraldeunmotorconvencionalconinyecciónenelcolectorde
admisión.
Debidoaqueelcombustibleesconducidoprimeroaloscilindros,vaporizándoseallí,lacarga
delcilindroseenfríayelrendimientoaumentaaprox.enun2%.
Almismotiempomejoraelcomportamientodepicado,demodoquepuedeelevarselarelación
decompresión.

13. Ventajas
Silarazóndeaireseregulaestequiométricamente(λ=1,esdecir,1kilogramodecombustible
por14,8kilogramosdeaire),puedeutilizarseunsistemadetratamientoulteriordeemisiones
convencionalconcatalizadordetresvíasyrenunciarsealcombustiblesinazufresinqueel
funcionamientoseveaafectado.
Inyeccióndirectaconcargaestratificada
Laventajaprincipaldelainyeccióndirectaesqueenservicioacargaparcialpuedeconseguirse
unamezclapobreestratificada:
LacargadeaireseaspirasinestrangulacióncomoenelmotorDiesel.Lainyecciónde
combustibletienelugaraposterioridurantelafasedecompresión,sibiensoloseproduceuna
mezclaprácticamenteestequiométricaeneláreadelabujíadeencendido.
Puestoquesóloesnecesariounamezcladetonanteenunespaciomuylimitadoylamayor
partedelacámaradecombustiónpuededisponerdeunamezclaextremadamentepobre,es
posibleelfuncionamientosinprocesodeestrangulación.

14. SERVOMOTORSERVOMOTORYYCHAPALETASCHAPALETAS
Laposicióndelaschapaletasenelcolectordeadmisióninfluyesobrelaformacióndelamezcla
y,portanto,sobrelacomposicióndelosgasesdeescape.
LagestióndelaschapaletasenelcolectordeadmisiónsevigilaatravésdelsistemaEOBD.
Elservomotorestáintegradoeneldistribuidordecombustible,mientrasquelosconductosylas
chapaletasúnicamenteestánatornilladosalmismo,siendoposiblesudesmontaje.

15. Laconduccióndeairehaciaelcilindrose
puederealizardeinfinidaddemodosen
funcióndelaposicióndelaschapaletas.
Parasumejorcomprensiónsólosevana
explicardosposiciones.
Enlaprimera,quetienelugarconcargas
bajas,lamasadeaireseconducehaciala
cámaradecombustiónporencimadela
pletina“tumble”cerrandoparaellolas
chapaletasenelcolectordeadmisión.
Deestamaneraseconsigueaumentarlos
gasesdeescaperecirculadosalmejorarla
mezcladeéstosconlosfrescosyalaalta
velocidaddellamaquesegeneragraciasala
“turbulenciarodante”,conlaconsiguiente
mejoraenelrendimiento,combustióny,por
lotanto,consumo.
Aesteprocesoseledenominamodode
combustiónconducidoporelaire.

16. Enlasegunda,queseutilizaconcargas
mediasyaltas,lamasadeaireseconduce
porencimaypordebajodelapletina
“tumble”,abriendolachapaletaenel
colectordeadmisión.
Estemodofavoreceelmejorllenadodel
cilindro,yporlotantounamayorentrega
deparypotencia.

17. SistemaSistemadedecombustiblecombustiblereguladoreguladoenenfunciónfuncióndedelaslasnecesidadesnecesidades
Elsistemadecombustiblereguladoenfuncióndelasnecesidadesconstaasuvezdelos
sistemasdebajayaltapresióndecombustible.
Presentalaventaja,dequelabombaeléctricaylabombadecombustibledealtapresiónsólo
alimentanlacantidadjustadecombustiblequenecesitaelmotorencadamomento.Esto
reducelapotenciaeléctricaymecánicaabsorbidaporlasbombasdecombustibleysetraducea
suvezenunareduccióndelconsumodecombustible.
SistemadecombustibledebajapresiónLapresióndelcombustibleenestesistemaesdelorden
comprendidoentre0,5y5baresenelmododefuncionamientonormal.
Enlasfasesdearranqueencalienteyarranqueenfrío,lapresiónaumentahastalos6,5bares.
Enlafasedearranqueenfrío,elaumentodelapresiónsetraduceenunamayorpresióninicial,
tambiénenelsistemadecombustibledealtapresión.
Deesaformaseconsigueunamejorpreparacióndelamezcla,asociadaaunarranquemás
rápido.
Enelcasodelarranqueencaliente,elaumentodelapresiónimpidelageneracióndeburbujas
devaporenlabombadecombustibledealtapresión.

19. UnidadUnidaddedecontrolcontrolparaparabombabombadedecombustiblecombustible
Launidaddecontrolvainstaladaenlacubiertadelaelectrobombadecombustible.
Misión
Launidaddecontrolparabombadecombustibleseencargadeexcitarlaelectrobombade
combustibleconunaseñalPWM(moduladaenanchuradelosimpulsos).Regulalapresiónenel
sistemadecombustibledebajapresión,entrelos0,5y5bares.
Enlasfasesdearranqueencalienteyarranqueenfríolapresiónaumentahasta6,5bares.
EfectosEfectosenencasocasodedeaveríaavería
Siseaveríalaunidaddecontrolparabombade
combustiblenoesposiblehacerfuncionarelmotor.

20. ElectrobombaElectrobombadedecombustiblecombustible
Laelectrobombadecombustiblevaatornilladaeneldepósito.Formauncomponente
compartidoconelsensordelniveldecombustible.
MisiónMisión
Laelectrobombaimpeleelcombustibleenelsistemadebajapresiónhacialabombade
combustibledealtapresión.LaexcitaciónserealizapormediodeunaseñalPWM(moduladaen
anchuradelosimpulsos)ycorreacargodelaunidaddecontrolparabombadecombustible.

21. Sistema de combustible de baja presiónSistema de combustible de baja presión
Efectos en caso de averíaEfectos en caso de avería
Si se avería la electrobomba de combustible deja de ser posible el funcionamiento del motor.

22. AccionamientoAccionamientodedelalabombabombadedecombustiblecombustiblededealtaaltapresiónpresión

23. Eneldealtapresiónelcombustibleoscilaentre40y110bar,fluyendodesdelabombadealta
presiónhaciaeltubodistribuidordecombustibleydeéstealaselectroválvulasdeinyecciónde
altapresión.
Laválvuladedescargaasumelafuncióndeprotegerloscomponentesdelcircuitodealta
presión,abriendoapartirde120bar.
Elcombustiblederetornopasaalconductodealimentaciónparalabombadealtapresiónal
abrirselaválvuladedescarga.

24. BOMBABOMBADEDEALTAALTAPRESIÓNPRESIÓN
Labombadealtapresiónesdeunsoloémboloyesaccionadamecánicamenteatravésdel
árboldelevasdeadmisiónmedianteunalevadoble.
ElcaudalimpelidoesajustablemediantelaválvulareguladoradepresióndecombustibleN276.
Laspulsacionesdepresiónenelsistemasondegradadasporelamortiguadordepresión.

25. ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLEALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE
VÁLVULAREGULADORAN276
Pormotivosdeseguridad,laválvulareguladoradelapresiónesunaválvulaelectromagnética
abiertasincorriente.Estosignificaquelacantidadtotalimpelidaporlabombavuelveal
circuitodebajapresiónatravésdelasientoabiertodelaválvula.
Alaplicarsecorrientealabobinasegenerauncampomagnéticoqueoprimealinducidoyala
agujadelaválvula,provocandoelcierredelamisma.

26. Launidaddecontroldelmotor,alreconocerquesehaalcanzadolapresióncorrespondienteen
eldistribuidordecombustible,interrumpelacorrienteaplicadaalaválvuladecontrol.
Laaltapresiónprocedentedelacámaradelabombahacequelaagujaabraylacantidad
sobrantedecombustiblepasedelacámaradelabombahaciaelcircuitodebajapresión.
Elamortiguadordepresiónreducelasfluctuacionesqueseproducenaldesalojarel
combustibleaaltapresióndelacámarahaciaelconductodealimentación.

27. CarreraCarreraaspiranteaspirantededecombustiblecombustible
Conmotivodelacarreraaspirante,lafuerzadelmuelledelaagujadelaválvulahacequela
válvuladeadmisiónseaabiertaporlaaguja.
Durantetodoelmovimientodescendentedelémbolodelabombaseaspiracombustiblehacia
lacámara.

28. RetornoRetornodeldelcombustiblecombustible
Paraadaptarlacantidaddecombustiblealconsumoefectivodelsistema,semantieneabiertala
válvuladeadmisióninclusoalcomenzarelmovimientoascendentedelémbolodelabomba.El
combustiblesuperfluoesoprimidoenretornoporelémbolodelabombahacialazonadebaja
presión.
Laspulsacionesquesegeneranporesemotivosecompensanpormediodeunamortiguadorde
presiónyunestranguladorinstaladoseneltubodealimentacióndecombustible.

29. CarreraCarreraimpelenteimpelentededecombustiblecombustible
Alcomienzocalculadoparalacarreraimpelenteseaplicabrevementecorrienteeléctricaalaválvula
reguladoraparapresióndelcombustible.
Estohacequelaagujasearetraídacontralafuerzadesumuelle,conlocuallaválvuladeadmisiónes
cerradaporlafuerzadelmuelledeválvuladeadmisión.Elmovimientoascendentedelémbolodelabomba
hacequesegenerepresiónenlacámaradelabomba.Encuantolapresiónenlacámarasuperalapresión
reinanteeneldistribuidordecombustible,laválvuladeescapeabre.Elcombustibleesimpelidohaciael
distribuidor

30. ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLEALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

31. DISTRIBUIDORDISTRIBUIDORDEDECOMBUSTIBLECOMBUSTIBLE
Eldistribuidordecombustibleestáfabricadoenaluminioyfijadomediantetornillosalaculata.
Lamisióndeldistribuidorconsisteendistribuirlaaltapresióndecombustiblehacialas
electroválvulasdeinyecciónyponerasudisposiciónunvolumendecombustiblesuficientepara
evitarlaspulsacionesdelapresiónenelmomentodeinyectar.

32. SensorSensordedepresiónpresióndeldelcombustible,combustible,bajabajapresiónpresión
Elsensorvainstaladoeneltubodealimentaciónhacialabombadecombustibledealtapresión.
Midelapresióndelcombustibleenelsistemadebajapresiónytransmiteunaseñal
correspondientealaunidaddecontroldelmotor.

33. AplicacionesAplicacionesdedelalaseñalseñal
Conestaseñalseprocedearegularlapresiónenelsistemadebajapresióndecombustible.
Segúnelmotordequesetrata,lapresióndelcombustibleesdelordencomprendidoentre0,5y
5bares.
EfectosEfectosenencasocasodedeausentarseausentarselalaseñalseñal
Siseaveríaelsensordepresióndelcombustibleelsistemaexcitalaelectrobombade
combustibleconunaseñalPWMfija,conlocualaumentalapresiónenelsistemadebaja
presióndecombustible.

34. SensorSensordedepresiónpresióndeldelcombustible,combustible,altaaltapresiónpresión
Elsensorvainstaladoenelelementoinferiordelcolectordeadmisiónyatornilladoenel
distribuidordecombustible.
Seencargademedirlapresióndelcombustibleeneldistribuidorytransmiteunaseñal
correspondientealaunidaddecontroldelmotor.

35. AplicacionesAplicacionesdedelalaseñalseñal
Launidaddecontroldelmotoranalizalaseñaly,atravésdelaválvulareguladoraparapresión
delcombustible,seencargaderegularlapresióneneldistribuidordecombustible.Segúnel
motordequesetrata,lapresióndelcombustibleesdelordencomprendidoentrelos30y110
bares.
EfectosEfectosenencasocasodedeausentarseausentarselalaseñalseñal
Siseaveríaelsensordepresióndecombustible,launidaddecontroldelmotorexcitalaválvula
reguladoraparapresióndelcombustibleconunaseñaldevalorfijo.

36. 1Conexióneléctrica
2Conexióndeevaluación
3Membranaconelementosensor
4Conexióndealtapresión
5Roscadefijación
Sensor de presión de raíl -sección Elsensordepresiónderaílsecomponedelos
siguienteselementos:
−Unelementosensorintegrado
−Unaplacadecircuitoimpresoconconexiónde
evaluacióneléctrica
−Unacarcasadesensorconconexióndeenchufe
eléctrica
Elcombustibleaccedehastaunamembranasensorial
atravésdelaconexióndealtapresión.Enesta
membranasehallaunelementosensor(elemento
semiconductor)quesirveparaconvertirla
deformaciónprovocadaporlapresiónenunaseñal
eléctrica.
Laseñaloriginadaesconducidaatravésdelaslíneas
deconexiónauncircuitodeevaluaciónqueponela
señalprocesadaadisposicióndelaunidaddecontrol
pormediodelasconexiones.

37. 3. Inyección directa de gasolina
Sensor de alta presión y tensión obtenida
en función de la presión.
.

38. 3. Inyección directa de gasolina
Gráfica de la señal del sensor de presión
de combustible para inyección directa de gasolina.

39. ELECTROVÁLVULAELECTROVÁLVULADEDEINYECCIÓNINYECCIÓN

40. ELECTROVÁLVULADEINYECCIÓN
Lafuncióndelaelectroválvuladeinyecciónconsisteenpulverizarelcombustibleparaquese
consigaunamezclaespecíficadelcombustibleyelaireenunazonaespacialdefinidadela
cámaradecombustión.
Alserexcitadalaelectroválvula,elcombustibleentradirectamenteenlacámaradecombustión,
debidoaladiferenciadepresiónqueexisteentreeldistribuidorylacámara.
Doscondensadores“booster”integradosenlaunidaddecontroldelmotorgeneranlatensión
deexcitaciónde65voltios.Estoresultanecesarioparaconseguiruntiempodeinyección
bastantemásbreve,encomparaciónconeldeunainyecciónenelconductodeadmisión
(indirecta).

41. Lanecesidaddeenergíasehalimitadomedianteelllamadorecorridolibredelinducido,quese
consiguedesacoplandodelmismolaagujadelinyector.
Ahoralafuerzadeinerciainicialesmenor,graciasaljuegoexistenteentrelosdos.
Así,alaplicarcorrientealabobinamagnética,semueveprimeroelinducido,levantándosecon
retardolaagujadelinyector.
Nota:Existeunkitdereparaciónsuministradoporrecambios,enelqueseincluyenelelemento
defijación,losanillosdeestanqueidadydesoporteylajuntadeteflónnecesariosparael
montajedelaselectroválvulas.
ELECTROVÁLVULAELECTROVÁLVULADEDEINYECCIÓNINYECCIÓN

42. Sistema de inyección 156/159 JTS
1. Bomba de A.P
6. inyectores
8. Conducto alimentación
4. Regulador de presión de
combustible
3. Sensor presión de combustible
2. Tubo envío A.P de combustible
5. Tubo baja presión de
retorno
7. Depósito combustible con bomba de baja presión

43. Circuito gasolina 156/159
J.T.S

44. INYECTOR 156/159

45. MEZCLA ESTRATIFICADA

46. MEZCLA ESTRATIFICADA

47. MEZCLA ESTRATIFICADA

48. MEZCLA ESTRATIFICADA

49. MEZCLA ESTRATIFICADA

50. MEZCLA ESTRATIFICADA

51. MEZCLA ESTRATIFICADA

52. MEZCLA ESTRATIFICADA

53. MEZCLA ESTRATIFICADA

54. MEZCLA ESTRATIFICADA

55. MEZCLA ESTRATIFICADA

57. 1Válvulasdeinyeccióndealtapresión
2Fijadordoble
3Resortesdeplatillo