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Bomba
rotativa de inyección de émbolos radiales
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Control del sistema con EDC
Bloques del sistema
La regulación electrónica diesel EDC con la bomba rotativa de
inyección de émbolos radiales (fig. 3) está dividida en
tres bloques de sistema:
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 de temperatura
Los sensores de temperatura se aplican en diversos lugares:
Los sensores presentan todos ellos una resistencia dependiente de la temperatura. La resistencia tiene un coeficiente de temperatura negativo (NTC) y forma parte de un circuito divisor de tensión que es alimentado con 5 V. La tensión decreciente a través de la resistencia, se lee a través de un convertidor analógico-digital y constituye una medida de la temperatura. En el microcontrolador de la unidad de control del motor está almacenado en memoria una curva característica, que indica la temperatura correspondiente a cada valor de tensión.
Sensor de revoluciones
del cigüeñal
La posición de tos pistones en los cilindros es decisiva para el momento
de inyección correcto. El numero de revoluciones indica la cantidad de
vueltas del cigüeñal por minuto. Esta importante magnitud de entrada
se calcula en la unidad de control del motor a partir de la señal del
sensor inductivo de revoluciones del cigüeñal.
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.
Sensor del ángulo de rotación
Sobre el eje de accionamiento de la bomba de inyección está montada
de forma fija una rueda transmisora con dentado fino. La rueda tiene, distribuidos
uniformemente en su contorno, huecos entre dientes especialmente grandes, cuya
cantidad corresponde al número de cilindros del motor. La sucesión
de dientes y huecos entre dientes es explorada por un sensor de ángulo
de rotación (fig. inferior). El sensor de ángulo de rotación
debe generar su señal en relación con la posición angular
del anillo de levas. Por este motivo, el sensor no está montado fijo
como la rueda transmisora, sino que está alojado con posibilidad de desplazamiento
sobre el eje de accionamiento de la bomba de inyección y gira solidario
con el anillo de levas en los movimientos del variador de avance (la disposición
completa se designa también como sistema de medición incremental
de ángulo-tiempo IWZ).
La señal del sensor del ángulo de rotación es transmitida
a la unidad de control de bomba a través de una lámina conductora
flexible dentro de la bomba de inyección.
La señal DWS se emplea para las siguientes tareas:
La posición angular
momentánea establece la señal de activación para la electroválvula
de alta presión. Sólo con una activación de ángulo
correcto queda garantizado que se produzcan tanto el momento de cierre como
el de apertura de la electroválvula de alta presión, en la correspondiente
carrera de leva (fig, inferior).
La velocidad de rotación actual de la bomba de inyección es la
magnitud de entrada para la unidad de control de bomba. Para el caso en que
esté defectuoso el sensor de revoluciones del cigüeñal, sirve
también como régimen de revoluciones sustitutivo para le unidad
de control del motor.
La posición real del variador de avance se determina mediante la comparación
de las señales del sensor de revoluciones del cigüeñal y
la posición angular del sensor de ángulo de rotación. Esta
posición es necesaria para la regulación del variador de avance.
Sensor de movimiento
de aguja
En sistemas con regulación del comienzo de inyección se precisa
un sensor de movimiento de aguja (para más detalles, véase el
apartado «Inyectores y portainyectores»). El sensor determina el
momento en el que abre la aguja del inyector: este es entonces el comienzo de
inyección. .La señal del sensor de movimiento de aguja es procesada
por la unidad de control del motor.
Medidor de masa de aire de película caliente
Con el fin de cumplir los valores límite de gases de escape requeridos
y establecidos legalmente, es necesario especialmente en el servicio dinámico
del motor de combustión, un cumplimiento exacto de la relación
pretendida de aire/combustible. Para ello se necesitan sensores que registren
muy exactamente el flujo de masa de aire aspirado realmente. La precisión
de medición del sensor de carga no debe verse influida por pulsaciones,
reflujos, retroalimentación de gases de escape y un control variable
del árbol de levas, ni tampoco por variaciones de la temperatura del
aire aspirado.
Para este fin, en el medidor de masa de aire de película caliente, se
extrae calor de un elemento sensor calentado, mediante transición térmica
al flujo de masa de aire (figura inferior). El sistema de medición realizado
en técnica de micromecánica permite, en combinación con
un circuito híbrido, el registro del flujo de masa de aire, incluida
la dirección del flujo. Se reconocen los reflujos en caso de un flujo
de masa de aire con fuertes pulsaciones. El elemento de sensor micromecánico
esta dispuesto en el canal de flujo del sensor insertable El sensor insertable
puede estar montado en el filtro de aire o en el tubo de medición en
la conducción de aire.
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.
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Sensor de presión de sobrealimentación
El sensor de presión de sobrealimentación está conectado
neumáticamente con el tubo de admisión y determina la presión
absoluta del tubo de admisión, de 0,5 hasta 3 bar. El sensor está
dividido en una celda de presión con dos elementos sensores y un recinto
para el circuito de evaluación. Los elementos sensores y el circuito
de evaluación se encuentran sobre un substrato cerámico común.
Un elemento sensor consta de una membrana de capa gruesa en forma de campana,
que incluye un volumen de referencia con una presión interna determinada.
Según la magnitud de la presión de sobrealimentación se
desvía más o menos la membrana.
Sobre la membrana van dispuestas resistencias «piezoresistivas»,
cuya conductividad varía bajo tensión mecánica. Estas resistencias
están conectadas en puente de forma tal que una desviación de
la membrana conduce a una modificación del calibrado de puente. La tensión
de puente es así una medida de la presión de sobrealimentación.
El circuito evaluador tiene la misión de amplificar la tensión
de puente, compensar influencias de temperatura y linealizar la curva característica
de presión. La señal de salida del circuito de evaluación
es conducida a la unidad de control del motor. Con ayuda de una curva característica
programada, se calcula la presión de sobrealimentación a partir
de la tensión medida.
Electroválvula
de alta presión
Para la dosificación del caudal está integrada una electroválvula
de alta presión en la parte de alta presión de la bomba de inyección.
Al comienzo del proceso de inyección pasa una corriente a través
de la bobina del imán, y el inducido magnético es presionado,
junto con la aguja de válvula, en dirección al asiento de válvula.
Cuando el asiento de válvula está totalmente cerrado por la aguja
de válvula, ya no puede pasar combustible. Como consecuencia aumenta
rápidamente la presión de combustible en la parte de alta presión
y abre finalmente el inyector activado en cada caso. Una vez alcanzado el caudal
de inyección deseado se interrumpe el paso de corriente hacia el imán,
con lo cual abre de nuevo la electroválvula de alta presión y
desaparece la presión en la parte de alta presión. Debido al descenso
de la presión de inyección vuelve a cerrar el inyector y concluye
la inyección.
Para controlar con más exactitud este proceso, la unidad de control de
bomba puede determinar el momento de cierre real de la electroválvula
de alta presión, en base a la evolución de la corriente (fig.
inferior).
Electroválvula
del variador de avance
La unidad de control de bomba controla el émbolo del variador de avance
a través de la electroválvula del variador de avance (fig. inferior),
que es activada a intervalos constantemente por una corriente de mando con frecuencia
constante.
La relación entre el tiempo de activación y no activación
(relación de impulsos) determina aquí el caudal de paso. El caudal
de paso puede variarse de tal modo que el variador de avance alcance su posición
teórica.
Unidad de control del
tiempo de incandescencia
Para un buen arranque en frío y una mejora de la fase de calentamiento
relevante para los gases de escape, es responsable el control del tiempo de
incandescencia. El tiempo de preincandescencia depende de la temperatura del
líquido refrigerante. La demas fases de incandescencia al arrancar el
motor o con el motor en marcha, vienen determinadas. por un gran número
de parámetros, entre otros por el caudal de inyección y el régimen
del motor. E! control del tiempo de incandescencia se realiza a través
de un relé de potencia.
Convertidor electroneumátíco
Las válvulas o chapaletas de los actuadores de presión de sobrealimentación,
de turbulencia y de retroalimentación de gases de escape, son accionadas
mecánicamente con la ayuda de depresión (vacío) o sobrepresión.
Para este fin, la unidad de control del motor genera una señal eléctrica
que es transformada en sobrepresión o depresión por un convertidor
electroneumático.
Actuador de la presión
de sobrealimentación
Los motores de turismos con sobrealimentación por gases de escape deben
alcanzar un elevado par motor incluso a bajo número de revoluciones.
Por este motivo, el cuerpo de la turbina está dimensionado para un pequeño
flujo de masas de gases de escape. Para que con flujos grandes de masa de gases
de escape no aumente demasiado la presión de sobrealimentación,
es necesario en este sector conducir a la instalación de escape una parte
de los gases de escape, a través de una válvula by-pass («waste-gate»)
eludiendo la turbina. El actuador de presión de sobrealimentación
(fig. inferior) modifica para ello la sección en la válvula bypass,
en dependencia del régimen del motor, del caudal de inyección,
etc. En lugar de la válvula bypass puede aplicarse también una
geometría variable de la turbina (VTG). Esta modifica el ángulo
de incidencia de la turbina de gases de escape e influye así sobre la
presión de sobrealimentación.
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.
Actuador de retroalimentación
de gases de escape
En la retroalimentación de gases de escape se conduce una parte de los
gases de escape al tramo de admisión. Hasta un cierto grado una cantidad
creciente de gases residuales puede repercutir positivamente sobre la transformación
de energía, disminuyendo así la emisión de contaminantes.
En función del punto de servicio, la masa aspirada de aire/gas se compone
hasta un 40% de gases de escape (gráficas inferiores).
Para la regulación en la unidad de control del motor se mide la masa
real de aire fresco y se compara con un valor teórico para la masa de
aire en cada punto de servicio. Con ayuda de la señal generada por la
regulación abre el actuador de retroalimentación de gases de escape
(una válvula), de forma que entran gases de escape en el tramo de admisión.
Regulación de
la mariposa en el colector de admisión
La mariposa de colector de admisión tiene en el motor diesel una función
totalmente distinta que en el motor de gasolina: Sirve ésta para aumentar
el índice de retroalimentación de gases de escape, reduciendo
la sobrepresión en el tubo de admisión. La regulación de
la mariposa sólo actúa en el margen inferior de revoluciones.
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