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Bomba
rotativa de inyección de émbolos radiales
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Unidades de control
Condiciones de aplicación
Una instalación de inyección diesel con bomba rotativa de inyección
de émbolos radiales VR presenta dos unidades de control para la regulación
electrónica diesel:
Esta división es
necesaria para evitar por una parte un sobrecalentamiento de determinados componentes
electrónicos y suprimir, por otra parte, la influencia de señales
perturbadoras que pueden producirse en la bomba de inyección debido a
las corrientes parcialmente muy elevadas (hasta 20 A). Mientras que la unidad
de control de bomba registra las señales de los sensores internos de
la bomba sobre e! ángulo de rotación y la temperatura del combustible,
y las evalúa junto con los valores fijados por la unidad de control del
motor para la adaptación del momento de inyección y del caudal
de inyección, la unidad de control del motor procesa adicionalmente todos
los datos del motor y del entorno registrados por sensores externos, y calcula
a partir de ellos las intervenciones de ajuste a realizar en el motor. Para
ello existen almacenados los correspondientes campos característicos
en ambas unidades de control.
Los circuitos de entrada de las unidades de control preparan los datos de los
sensores y los microprocesadores calculan a partir de ellos, considerando el
estado de servicio actual, las señales de ajuste para un servicio de
marcha óptimo.
El intercambio de datos entre la unidad de control del motor y la unidad de
control de bomba se produce a través del sistema CAN Bus.
A las unidades de control se les plantean altas exigencias, en relación con
Asimismo son muy altas las
exigencias respecto a la compatibilidad electromagnética (EMV) y a la
limitación emisión de señales perturbadoras de alta frecuencia.
Unidad de control de
bomba
Función
La unidad de control de bomba es en cuanto a su tarea principal un mecanismo
dosificador «inteligente». La unidad controla el variador de avance
para ajustar el comienzo de alimentación deseado (regulación del
comienzo de inyección). Para la regulación de la posición
del variador de avance, necesita la unidad de control de bomba los impulsos
de los sensores de revoluciones o ángulo de rotación, como marcas
de referencia. El caudal de inyección preestablecido por la unidad de
control dei motor es transformado en una duración de la activación
para la electroválvula de alta presión. La cuota de inyección
(caudal de inyección por cada grado del árbol de levas) se considera
también en la activación de la electroválvula de alta presión.
La unidad de control del motor está integrada en el concepto de seguridad
del sistema EDC, por su comunicación con la unidad de control del motor.
Estructura
La unidad de control de bomba está montada directamente sobre la bomba
y ejecutada en técnica micro-híbrida. Está equipada con
un conector de nueve polos que une !a unidad de control de bomba con la unidad
de control del motor, y a través de la cual se produce la comunicación
entre ambas unidades. La unidad de control de bomba es refrigerada por el combustible
que pasa canal debajo de la caja de la unidad de control.
Como entradas directas de sensores de la bomba de inyección solo están
las señales de medición del sensor del de ángulo de rotación
(señal DWS) y de! sensor de temperatura de combustible. Además
está la señal del sensor de revoluciones del cigüeñal
preevaluada por la unidad de control del motor, para su procesamiento ulterior.
Debido a la posición adosada expuesta junto junto a la bomba de inyección,
el cuerpo de la unidad de control de bomba está estanqueizado.
Unidad de control del
motor
Función
La unidad de control del motor evalúa las señales de los sensores
externos y calcula a partir de ellas las señales de activación
para los elementos de ajuste (actuadores). Esta unidad transmite a la unidad
de control de bomba las siguientes magnitudes registradas o calculadas:
Dentro del marco de un concepto de seguridad, la unidad de control del motor supervisa también el sistema de inyección completo.
Estructura
La unidad de control del motor se encuentra dentro de una carcasa metálica.
Los sensores, los elementos actuadores y la alimentación de corriente,
están acoplados mediante un conector multipolar a la unidad de control.
Este conector presenta entre 105 y 134 pins según el tipo de aparato
y el volumen funcional. Los componentes de potencia para la activación
directa de los elementos actuadores están integrados de tal forma en
el cuerpo de la unidad de control del motor, que queda garantizada una buena
disipación del calor hacia la carcasa. La unidad de control del motor
existe tanto con una carcasa estanqueizada, como también con una no estanqueizada.
Regulación de
los estados de servicio
Para que el motor trabaje en cada estado de servicio con una combustión
óptima, se calcula en la unidad de control del motor el caudal de inyección
apropiado en cada caso. Para ello deben considerarse diversas magnitudes (fig.
inferior).
Caudal de arranque
Al arrancar se calcula el caudal de inyección en función de la
temperatura y del número de revoluciones. Para poder arrancar con seguridad,
necesita el motor a bajas temperaturas un caudal de inyección mucho mayor
que en estado caliente. A temperaturas bajas se precipita parte del combustible
en las paredes de los cilindros y no interviene en la combustión.
El caudal de arranque se entrega desde la conexión del interruptor de
marcha (fig. inferior, el interruptor pasa a la posición A) hasta alcanzar
un número de revoluciones mínimo (régimen de arranque).
El conductor no puede influir sobre el caudal de arranque.
Servicio de marcha
En el servicio de marcha normal calcula el caudal de inyección en función
de posición del pedal acelerador (sensor el pedas acelerador) y del número
de revoluciones (fig. inferior, posición del interruptor B). Esto se
realiza mediante el campo característico correspondiente al comportamiento
de marcha. De esta forma quedan adaptados lo mejor posible el deseo del conductor
y la potencia del vehículo.
Regulación de
ralentí
El consumo de combustible al ralentí del motor esta delimitado principalmente
por el grado de rendimiento y el régimen de ralentí. Una parte
considerable del consumo de combustible de vehículos motorizados en el
denso trafico urbano, recae sobre este estado de servicio. Por lo tanto es ventajoso
un régimen de ralentí lo más bajo posible. El ralentí
debe estar ajustado sin embargo de tal forma que bajo todas las condiciones
como consumos eléctricos en la instalación del vehículo,
acondicionador de aire conectado, marcha acoplada en vehículos con cambio
automático, servodirección activa, etc., no descienda demasiado
el régimen de giro del motor y funcione irregularmente el motor o incluso
llegue a pararse.
Para el ajuste del régimen teórico de ralentí, el regulador
de ralentí varía el caudal de inyección hasta que el régimen
real medido sea igual que el régimen teórico preestablecido. El
régimen teórico y la característica de regulación
son influidos aquí por la marcha conectada y par la temperatura del motor
(sensor de temperatura del líquido refrigerante).
Además de los momentos de carga externos están los momentos de
fricción internos que deben ser compensados por la regulación
del ralentí. Estos momentos (de fuerza) varían ligeramente pero
continuamente a lo largo de toda la vida útil del motor y dependen además
intensamente de la temperatura.
Regulación de
la suavidad de marcha
Debido a tolerancia mecánicas y envejecimiento, no todos los cilindros
de un motor generan el mismo par motor. Esto tiene como consecuencia especialmente
al ralentí un funcionamiento del motor «no redondo». La regulación
de suavidad de marcha determina las variaciones de régimen después
de cada combustión y las compara entre sí. El caudal de inyección
de cada cilindro se ajusta entonces según las diferencias de régimen,
de forma tal que todos los cilindros contribuyan igualmente a la generación
del par motor. La regulación de la suavidad de marcha actúa solo
en el régimen inferior de revoluciones.
Regulación de
la velocidad de marcha
Para la circulación a velocidad constante se tiene el regulador de la
velocidad de marcha (Tempomat). Este regula la velocidad del vehículo
ajustándola a un valor deseado. Este valor puede ajustarse mediante una
unidad de operación en el cuadro de instrumentos. E! caudal de inyección
se aumenta o se reduce continuamente hasta que la velocidad real corresponda
a la velocidad teórica ajustada. Si el conductor pisa el pedal de embrague
o de freno estando conectado el regulador de la velocidad de marcha, se desconecta
el proceso de regulación. Accionando el pedal acelerador puede acelerarse
superando la velocidad teórica momentánea. Al soltar de nuevo
el pedal acelerador, el regulador de la velocidad de marcha ajusta otra vez
la ultima velocidad teórica vigente. Asimismo, si el regulador de la
velocidad de marcha está desconectado, puede ajustarse otra vez con la
tecla de recuperación la última velocidad teórica vigente.
Regulación del
caudal de limitación
No siempre debe inyectarse el caudal de combustible deseado por el conductor
o físicamente posible. Esto puede tener los siguientes motivos:
El caudal de limitación se forma en base a diversas magnitudes de entrada como p. ej. la masa de aire aspirada, el número de revoluciones y la temperatura del líquido refrigerante.
Amortiguación
activa de tirones
Al accionar repentinamente o soltar el pedal de acelerador resulta una velocidad
de variación muy grande del caudal de inyección y, por tanto también
del par motor entregado. Debido a este cambio de carga brusco, el apoyo elástico
del motor y la cadena cinemática generan oscilaciones de tirones que
se manifiestan en una fluctuación del régimen del motor (fig.
inferior).
El amortiguador activo de tirones reduce estas oscilaciones periódicas
de régimen, variando el caudal de inyección con el mismo período
de oscilación: al aumentar el régimen se inyecta menos y al disminuir
el régimen se inyecta más. El movimiento de tirones se amortigua
así considerablemente.
Regulación
del comienzo de inyección
El comienzo de inyección influye esencialmente sobre la potencia, el
consumo de combustible, los ruidos y el comportamiento de gases de escape. Su
valor teórico está almacenado en la unidad de control del motor,
en función del número de revoluciones del motor y del caudal de
inyección. Además todavía puede realizarse una corrección
en función de la temperatura del líquido refrigerante. Para un
comienzo de inyección óptimo deben considerarse asimismo las franjas
de dispersión de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx)
y de hidrocarburos (HC) (fig.inferior).
Para determinar el valor real actual del comienzo de inyección, se evalúa
la señal del sensor de movimiento de aguja. Si el valor real del comienzo
de inyección difiere de su valor teórico se reajusta el valor
teórico del comienzo de alimentación por parte de la unidad de
control del motor. El comienzo de alimentación es el momento en el que
cierra la electroválvula de alta presión en el cuerpo distribuidor.
Su valor teórico se determina a partir del valor teórico del comienzo
de inyección, considerándose el tiempo de retraso que necesita
la onda de presión en la tubería para llegar hasta las válvulas
de inyección.
Si está defectuoso el sensor de movimiento de aguja o si no está
montado en el sistema, puede funcionar no obstante la bomba rotativa de inyección
de émbolos radiales (aunque con mayores tolerancias del comienzo de inyección).
Parada
El principio de funcionamiento de "autoinflamación" tiene como
consecuencia que el motor Diesel sólo pueda pararse interrumpiendo la
alimentación de combustible.
En la regulación electrónica diesel se para el motor mediante
la orden «caudal de inyección cero» de la unidad de control
del motor (cortando el suministro de combustible, por parte de la bomba de inyección).
Intercambio de informaciones
Comunicación de
las unidades de control
La comunicación entre la unidad de control del motor y la unidad de control
de bomba se produce a través del bus CAN (Controller Área Network).
Con ella se transmiten los valores teóricos, datos de servicio e informaciones
de estado necesarios para el servicio y la supervisión de averías.
Están definidos respectivamente tres mensajes de la unidad de control
del motor a la unidad de control de bomba (MSG1 hasta MSG3) y de la unidad de
control de bomba a la unidad de control del motor (PSG1 hasta PSG3).
Mensajes de la unidad
de control del motor
El mensaje MSG1 de la unidad de control del motor a la unidad de control de
bomba, contiene:
La unidad de control de
bomba determina a partir del valor teórico del caudal de inyección,
la duración de activación de la electroválvula de alta
presión. El comienzo de alimentación referido al cigüeñal
se necesita para el cálculo del comienzo de inyección. Con el
comienzo de alimentación referido al anillo de levas puede variarse el
indice de inyección de! combustible. El número de revolucionas
del motor sirve para la supervisión y es comparado, para ello, con la
velocidad de rotación de la bomba de inyección. Para que el servicio
postventa pueda consultar, en !a revisión del vehículo o en trabajos
de mantenimiento, lo datos de ambas unidades de control (p. ej. mensajes de
averías almacenados en memoria), la unidad de control del motor dispone
de una conexión para el enchufe de diagnóstico. La unidad de control
del motor retransmite las consultas de datos, con el mensaje MSG2 a la unidad
de control de bomba.
El mensaje MSG3 comunica a la unidad de control de bomba la posición
del sensor de revoluciones del cigüeñal y la configuración
de la unidad de control del motor.
Mensajes de la unidad
de control de bomba
El mensaje PSG1 de la unidad de control de bomba a la unidad de control del
motor, contiene:
El tiempo de activación
de la electroválvula de alta presión y el numero de revoluciones
de la bomba de inyección, se emplean en la unidad de control del motor
para la supervisión. La temperatura de la bomba de inyección es
una magnitud influyente adicional para el cálculo del comienzo de alimentación
y de la duración de activación.
La unidad de control de bomba retransmite otra vez a la unidad de control del
motor, corno mensaje PSG2, tos mensajes del servicio postventa solicitados con
el mensaje MSG2. A través del enchufe de diagnóstico pueden leerse
allí los a los de la unidad de control de bomba.
Después de cada «reset» de la unidad de control de bomba,
se realiza una autoveríficación. El resultado se transmite con
el mensaje PSG3 a !a unidad de control del motor. Esta contesta con el mensaje
MSG3.
Intercambio de informaciones
con otros sistemas
Intervención externa sobre el caudal
En una intervención externa sobre el caudal se influye sobre el caudal
de inyección por parte de otra unidad de control (p. ej. ABS, ASR). Esta
unidad comunica a la unidad de control del motor si debe modificarse el par
motor y en qué magnitud (y con el par también el caudal de inyección).
Inmovilizador electrónico
Para la protección antirrobo del vehículo puede impedirse el arranque
del motor con ayuda de una unidad de control adicional para el inmovilizador.
El conductor puede señalizar, p. ej. mediante un telemando, a la unidad
de control que está autorizado para la utilización del vehículo.
Esta unidad autoriza en la unidad de control del motor el caudal de inyección,
de forma que es posible un arranque y un funcionamiento del motor.
Acondicionador de aire
Con el fin de obtener una temperatura interior agradable a elevadas temperaturas
exteriores, el acondicionador de aire refrigera el aire con ayuda de un compresor
frigorífico. Su demanda puede ascender desde un 1% hasta un 30% de la
potencia del motor, según el motor y la situación de marcha. El
objetivo no es por lo tanto una regulación de la temperatura, sino el
aprovechamiento óptimo del par motor.
En cuanto el conductor acelera fuertemente (deseando así un par motor
máximo), el sistema EDC desconecta brevemente el compresor.
Diagnóstico integrado
Supervisión de
sensores
En la supervisión de sensores se comprueba con ayuda del diagnóstico
integrado, si éstos son abastecidos suficientemente y si su señal
se encuentra dentro del margen admisible (p. ej. temperatura entre -40 y 150°C).
Las señales importantes se realizan si es posible, por duplicado (redundantemente);
es decir, existe la posibilidad de conmutar en caso de avería a otra
señal similar.
Módulo de supervisión
En la unidad de control de motor existe junto con el microcontrolador un módulo
de supervisión. La unidad de control del motor y el módulo de
supervisión se supervisan mutuamente. Si se reconoce aquí una
avería, pueden ambos parar el vehículo independientemente entre
sí.
Reconocimiento de averías
El reconocimiento de avenas soto es posible dentro del margen de supervisión
de un sensor. Una vía de señal se considera como defectuosa cuando
está presente una avería durante un tiempo definido previamente.
La avería se almacena entonces en la memoria de averías de la
unidad de control del motor, junto con las condiciones ambientales correspondientes
en las que ha aparecido la avería (p. ej. temperatura del líquido
refrigerante, número de revoluciones, etc.). Para muchas averías
es posible un «reconocimiento de nuevo estado intacto»; la vía
de señal debe reconocerse como intacta durante un tiempo definido.
Tratamiento de averías
Según la gravedad de una avería producida, se distinguen diversas
reacciones del sistema:
Conmutación a
un valor prefijado
En caso de infracción del margen de señal admisible de un sensor,
se conmuta a un valor prefijado.
Este procedimiento se aplica en las siguientes señales de entrada:
Adicionalmente, en caso de infracción de la plausibilidad de las señales del sensor del pedal y del freno, se aplica un valor sustitutivo para el sensor del pedal del acelerador.
Desconexión reversible
La conducción MAB (corte de caudal) permite a la unidad de control del
motor intervenir directamente sobre la etapa final de la electroválvula
de alta presión, y suprimir así su activación. En este
caso ya no se inyecta más combustible. Esta intervención es reversible.
Esto significa que el combustible se libera otra vez para la inyección,
cuando ya no existe la condición que había conducido a la desconexión
(p. ej, en la supervisión de duración de activación en
régimen de retención).
Si la comparación de la velocidad de rotación doble de la bomba
de inyección, con el número de revoluciones del motor, da una
divergencia superior a un umbral preestablecido, se para también el vehículo
reversiblemente.
Desconexión irreversible
La desconexión del relé principal es irreversible y se produce
exclusivamente con la avería «electroválvula de alta presión
activada permanentemente», ya que entonces no es posible parar el vehículo
a través de «caudal cero» o la conducción MAB.
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