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VISTA GENERAL DEL SISTEMA

Este revolucionario Sistema de Inyección Electrónico Diesel se está aplicando a todos los motores Diesel de Vehículos Comerciales, de todos los tamaños, así como en los Motores Estacionarios, Motores de Barcos, Motores de Ferrocarriles y muchas aplicaciones adicionales más, inclusive en motores pequeños de Vehículos de Pasajeros. La presión de trabajo de este sistema inclusive sobrepasa los 1.350 Bares (cerca de 20.000 lb/pulg2) y son usados para generar potencias que sobrepasan a 160 Kw por Cilindro del Motor.

El mayor logro de este desarrollo no solamente ha sido el incremento de potencia del motor, sino también la reducción del consumo de combustible, así como la reducción de los gases contaminantes hacia la Atmósfera. Otro aspecto importante ha sido la reducción de ruido en el motor, factor significativo en especial cuando hablamos de aplicaciones para vehículos de Pasajeros.

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Riel Común Bosch Capítulo 1

Comparando con el sistema convencional Mecánico-Electrónico con levas de empuje de los Inyectores, este Sistema de la Firma Bosh de Riel Común para Motores de Inyección Directa Diesel logra entregar una considerable y alta flexibilidad en la adaptación de este sistema a varias aplicaciones de los modernos motores diesel, y lo podemos definir de esta manera:

-Un área muy extensa de aplicaciones (para Vehículos de Pasajeros y Vehículos Comerciales Livianos, con potencias de salida de más de 30 Kw por cilindro del Motor También en Vehículos Pesados, Locomotoras, Barcos y otros, con potencias de salida de más de 200 KW por cilindro del Motor). -Alta presión de Inyección que llega y sobrepasa los 1.400 Bares de presión (sobre las 20.000 lb/pulg2). -Inyección variable en el arranque y en todas las etapas de aceleración. -Posibilidad de realizar una Inyección Piloto, una Inyección Principal y una Inyección Posterior a la Principal. -Posibilidad de Control de la presión y la variación de acuerdo al modo de operación.

Este sistema de Inyección moderno instalado en motores rápidos ha desplazado a las bombas tradicionales lineales con control electrónico, a bombas rotativas con control electrónico, e inclusive a los sistemas de Bomba-Inyector solidarios al bloque de cilindros, sistema último que realmente ha sido diseñado para motores de mayor potencia, pero que nos sirven de comparación con el sistema de Riel Común.

Podemos ver la comparación entre estos sistemas en el cuadro que tenemos a continuación. COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SITEMAS UTILIZADOS

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El sistema con Bomba Rotativa genera presión y la distribuye hacia los inyectores. El sistema de Unidad Inyectora empuja a la Bomba Inyector de forma mecánica, mientras el computador controla el tiempo y el avance de inyección.

El sistema de Riel Común tiene una bomba que genera la alta presión y el Computador controla la apertura de los inyectores, controlando todos los parámetros de aceleración.

FUNCIONES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN

La generación de presión y la Inyección del combustible están completamente desacopladas del sistema de Inyección de Acumulador de Riel Común. La

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Generación de la Presión es lograda independientemente de la velocidad del motor o de la cantidad del combustible inyectado.

El combustible es concentrado en el Acumulador de Alta Presión (Riel), listo para ser inyectado. La cantidad de combustible depende de la aceleración imprimida por el conductor, las necesidades del motor y el inicio de la inyección (principio de envío), así como la presión de la inyección son calculados por el Computador del Sistema (ECU), el cual se basa en los Mapas de sus memorias. La Computadora “comanda” a las Válvulas Selenoides de cada Inyector, instalado para cada cilindro del Motor, inyectando el caudal necesario de combustible de acuerdo a las órdenes recibidas.

Para ello, el Computador recibe señales de varios Sensores, con cuya información coordina la necesidad de comandar el tiempo requerido de apertura de cada Inyector, entregando el combustible en el momento más apropiado y el caudal indispensable.

El sistema Eléctrico y Electrónico está formado por los siguientes elementos: -Computadora (ECU) -Sensor de Velocidad del Cigüeñal (RPM) -Sensor de Velocidad del Eje de Levas -Sensor del Pedal del Acelerador -Sensor de presión de Generación -Sensor de presión del Riel -Sensor de Temperatura del Refrigerante -Medidor de Flujo o masa de Aire ingresada al Motor

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ESQUEMA DEL SISTEMA DE INYECCIÓN EN RIEL COMÚN

Como se puede ver en el esquema, el sistema de Inyección de Riel Común utiliza una estructura similar a los sistemas de inyección electrónica de Gasolina, ya que la presión generada por la bomba de alta presión se almacena en los inyectores y estos son controlados por el Computador.

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEL COMÚN

Utilizando las señales de entrada de los Sensores, el Computador registra los requerimientos del Conductor (posición del pedal del acelerador) y define instantáneamente la operación desarrollada por el motor y el vehículo. Ella procesa las señales que han sido generadas por los sensores y por aquellas que

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recibe por los Datos de las líneas CAN (DATA BUS). Basada en esta información, puede controlar la apertura y el cierre de los selenoides de los inyectores, y de esta forma se controla el motor.

La velocidad del motor es medida por el Sensor de Velocidad o de revoluciones del Cigüeñal y el Sensor de Posición del Eje de Levas determina la secuencia de encendido. La señal eléctrica que es generada por un Potenciómetro localizado en el pedal del acelerador, informa al Computador la cantidad de aceleración que ha operado el Conductor, o en otras palabras, el Torque que requiere tener el Motor.

El medidor de Masa o Flujo de aire que ingresa al motor le entrega al Computador la señal eléctrica para que ella sepa qué cantidad de aire esta ingresando instantemente y se pueda adaptar a la combustión, de tal manera que se coordina con exactitud el control de emisiones. Como adicionalmente el motor generalmente está equipado con un Turbo cargador y con un control de presión de carga, un Sensor de presión de carga puede medir esta presión.

Con bajas temperaturas exteriores o ambientales y con baja temperatura del motor, el Computador recibe estas señales de los sensores de Temperatura del Refrigerante y de la Temperatura del Aire aspirado, para adaptar el punto exacto de inicio de la Inyección, de la Post inyección y para los parámetros siguientes para las condiciones particulares de operación. FUNCIONES BÁSICAS

Dependiendo de algunos otros parámetros del mismo vehículo, del incremento en la demanda de seguridad y confort, otros sensores y datos en línea son entregados al Computador.

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Como funciones básicas están el control de la inyección del Diesel en el momento oportuno y exacto, en la cantidad exacta y con la presión de inyección correcta. Esto asegura que el Motor Diesel no solamente trabaje suave sino también de forma muy económica.

FUNCIONES AUXILIARES

El control auxiliar de apertura y cierre de válvulas y selenoides se ha diseñado para mejorar la emisión de gases del escape, disminuir el consumo de combustible y son utilizadas adicionalmente para incrementar la seguridad, el confort y la conveniencia. Ejemplos de ello son la Recirculación de los Gases de Escape (EGR) control de presión de Carga del Turbo, control de la Velocidad del Vehículo y control del Sistema de Inmovilización del Vehículo, entre los más importantes.

El sistema CAN BUS permite el intercambio de datos con otros sistemas electrónicos del Vehículo. Durante una inspección del Vehículo en el Taller, un Scanner o Computador de Diagnóstico permite evaluar los datos grabados durante el funcionamiento del motor y los posibles fallos presentados. A continuación podemos ver un motor de tres cilindros Diesel en el cual se ha instalado el Sistema.

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CARACTERÍSTICAS DE LA INYECCIÓN CONVENCIONAL MECÁNICA

Con sistemas de Inyección Diesel convencionales, utilizando Bombas Rotativas o Bombas Lineales, la inyección comprende solamente la fase de inyección principal, sin tener una “inyección Piloto” y tampoco una “Post-inyección”, como lo podemos observar en la Figura.

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En el sistema de Bomba Rotativa que utiliza a Válvulas Selenoides controladas electrónicamente ya se introducía la Fase de Inyección Piloto, como un desarrollo mejorado a las Bombas Mecánicas Clásicas mecánicas utilizadas hasta entonces.

En los sistemas convencionales, la generación y alimentación de presión de la cantidad de combustible inyectado era conseguido con el empuje de una leva y un pistón que elevaba la presión dentro de un cilindro. Esto producía los siguientes efectos o características:

-La presión de inyección se incrementa junto con el incremento de la velocidad y con la cantidad de combustible inyectado. -Durante el proceso actual de inyección, la presión de inyección se incrementa y luego baja nuevamente con el cierre de la aguja del inyector y con el final de la inyección.

Las consecuencias de esta forma de inyección son las siguientes:

-Pequeñas cantidades de combustible inyectado son inyectadas con presión baja mientras dura el tiempo de inyección. -La Presión “pico” es más del doble que la presión de la inyección principal. -Además, comparando con un sistema óptimo de inyección, con el cual se conseguiría una combustión óptima, la curva de presión durante la descarga de combustible es prácticamente triangular.

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TRABAJO DEL MOTOR DIESEL CON BOMBA MECÁNICA LINEAL La presión “pico” es muy decisiva para la carga mecánica de los componentes de la Bomba de Inyección y del comando que la mueve. En los sistemas convencionales de Inyección Diesel es decisivo para la calidad de la formación de mezcla Aire/ Combustible en la Cámara de Combustión.

En el esquema que observamos a continuación podemos ver los elementos que conforman un sistema de inyección convencional con bomba lineal.

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Cuando el eje levas de la bomba lineal gira, una leva empuja a un propulsor de rodillos y este empuja al pistón, el mismo que se desplaza de forma ascendente dentro del cilindro. Como el combustible que llena el cilindro es comprimido con el desplazamiento del pistón, esta presión empieza a crecer, hasta que el valor conseguido es suficiente para abrir el inyector. La presión es creciente, formando una figura triangular, llegando a un valor “pico”, bastante superior a la presión de apertura de la inyección principal.

También es posible entender con este ejemplo que, para llegar a esta presión de inicio de la inyección desde el momento en el cual iniciamos el principio del envío, ha pasado un cierto tiempo y también que durante el tiempo en el cual el inyector está abierto, la presión sigue ascendiendo.

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PRESIÓN CONVENCIONAL Y PRESIÓN PICO

Como resultado de ello, pasa mucho tiempo desde el principio de envío y la presión es creciente, sin ser estable, con lo cual el caudal de inyección será también creciente e inestable, quedando muchas moléculas del combustible sin quemarse durante este proceso.

Esto producirá entonces una mayor contaminación, mucho humo del combustible no quemado, menor potencia entregada por el motor y bastante ruido del motor, debido al punto de inyección del mismo.

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TRABAJO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN

Para resumir lo anteriormente explicado observemos la siguiente imagen, en la cual se pueden ver los elementos del sistema de inyección. El sistema de alimentación de baja presión, el sistema de elevación de presión y el trabajo del Computador, quien se basa en la información recibida para determinar el caudal, el avance del punto de inyección y el orden de inyección de los cilindros.

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