inyeccion directa de gasolina bosch motronic med7.ppt

INYECCION DIRECTA JETRONICHECTOR CISTERNA MARTINEZ Profesor Tcnico

29/03/2013

DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Introduccin

Las emisiones contaminantes de hidrocarburos, xidos ntricos y monxido de carbono se reducen hasta un 99% con la mediacin de un catalizador de tres vas. Por su parte, el dixido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la combustin, siendo el causante del efecto invernadero, slo se puede reducir a base de disminuir el consumo de combustible. Teniendo en cuenta estos factores vemos que los sistemas de inyeccin con formacin externa de la mezcla (inyeccin en el colector de admisin MPi) no sirven para cumplir estos objetivos, por eso la necesidad de desarrollar un sistema capaz de cumplir con estos exigencias. Este sistema es el motor de inyeccin directa de gasolina. Con lo motores de inyeccin directa de gasolina se consiguen dos objetivos principales que estn vigentes para hoy y en el futuro, estos objetivos son: reducir el consumo de combustible y con este tambin las emisiones contaminantes de escape.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 2

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Introduccin

Las diferentes marcas de automviles cada vez mas se estn decidiendo por equipar sus modelos de gasolina con motores de inyeccin directa. Primero fue la marca japonesa Mitsubishi con los motores GDi, ahora le siguen Renault con los motores IDE, el grupo PSA con los motores HPi, y Volkswagen con los motores FSi.

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Bosch

lleva tiempo aplicando sus sistemas de inyeccin a los motores de inyeccin directa. Hace mas de 70 aos en los motores de aviacin y tambin en el renombrado Mercedes 300 SL del ao 1954, con las puertas abatibles en forma de alas de gaviota. Este sistema de inyeccin funcionaba igual que el utilizado por los motores Diesel, es decir, estaba dotado de una bomba de inyeccin en lnea que tiene tantos elementos de bombeo como cilindros tiene el motor y accionados por un rbol de levas sincronizado con el cigeal. La presin de inyeccin con la que trabajaba este sistema es de 15 a 20 kp/cm2, la cual si la comparamos frente a un Diesel (150 a 400) es muy baja, lo que hace que la precisin del equipo de bombeo no sea muy grande. Pero tenia el enorme inconveniente de la lubricacin, ya que la gasolina no es lubricante, implica la necesidad de lubricar la bomba lo que encarece su fabricacin. Tambin los inyectores deben lubricarse, lo cual lo complica en extremo. Los inyectores que estn en contacto con las altas presiones y la temperatura que se alcanza en la cmara de combustin del motor hacen que se deterioren rpidamente y requieren un gran mantenimiento por ello esta inyeccin directa solo se usaba en vehculos muy exclusivos o deportivos. Por las razones expuestas anteriormente Bosch aparco el desarrollo de esta tecnologa, hasta que la utilizacin masiva de la electrnica hizo mas fcil desarrollar un sistema lo suficientemente fiable y a un precio ajustado.

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Inyeccin directa de gasolina, Bosch Motronic MED7

Los sistemas de inyeccin como el utilizado por la marca Japonesa Mitsubishi (GDI), los dos modos operativos de funcionamiento del motor denominados: carga estratificada y carga homognea se agrega un tercer modo, se trata del denominado "homogneo-pobre". Con este modo operativo se reduce una vez ms el consumo de combustible en comparacin con el funcionamiento a lambda = 1 con recirculacin de gases de escape. El computador del motor elige el modo operativo en funcin de las condiciones de rgimen /potencia / gases de escape y seguridad.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 6

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Modo homogneo

En cargas y regmenes superiores, el motor funciona en el modo homogneo. La relacin de aire y combustible en este modo operativo es de lambda = 1. En los modos homogneo y homogneo-pobre el combustible se inyecta en el cilindro durante el ciclo de admisin y se mezcla all uniformemente con el aire aspirado, como se hace en los sistemas de inyeccin en el colector de admisin (MPi).29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 8

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Modo de carga homogneo-pobre

El funcionamiento se sita entre el modo estratificado y el modo homogneo. En toda la cmara de combustin existe aqu una mezcla homognea-pobre. La relacin de combustible y aire es de aprox. lambda = 1,55. Rigen aqu las mismas premisas que para el modo estratificado.

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Para que la gestin del motor cambie al modo estratificado tienen que estar cumplidas, entre otras cosas, ciertas premisas importantes: El motor se encuentra en el rgimen de carga y revoluciones que correspondan En el sistema no exista ninguna falla de relevancia para los gases de escape La temperatura del lquido refrigerante no supere los 50 C El sensor de NOx est dispuesto para el funcionamiento La temperatura del catalizador-acumulador de NOx se encuentra entre los 250 C y 500 C Si estn cumplidas estas condiciones resulta posible poner en ejecucin el modo estratificado.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 11

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Admisin

La vlvula de mariposa se encuentra lo ms abierta posible y la mariposa del colector de admisin est cerrada. Debido a ello se reducen por una parte las prdidas por estrangulamiento y por otra se consigue un flujo intenso del aire en el cilindro.

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Inyeccin

El combustible se inyecta directamente en el cilindro a unos 30 APMS de encendido durante el ciclo de admisin. El computador del motor se encarga de regular la cantidad inyectada de modo que la relacin de combustible y aire sea de aproximadamente lambda = 1,55.

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Formacin de la mezcla

El momento de inyeccin se dispone de ms tiempo para la formacin de la mezcla hasta el momento del encendido. De esa forma se produce un reparto homogneo (uniforme) en la cmara de combustin.

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Combustin

Igual que en el modo homogneo, es posible elegir libremente el momento de encendido, porque se tiene un reparto homogneo de la mezcla. La combustin se realiza en toda la cmara.

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Modo homogneo

El modo homogneo es comparable con el de funcionamiento de un motor con inyeccin en el colector de admisin. La diferencia esencial consiste en que el combustible se inyecta directamente en el cilindro al tratarse de la versin de inyeccin directa de gasolina. El par del motor viene determinado por el momento de encendido (corto plazo) y por la masa de aire aspirada (largo plazo). Para esta masa de aire se elige la cantidad necesaria a inyectar (lambda = 1).DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 20

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Admisin

La vlvula de mariposa abre en funcin de la posicin del acelerador. La mariposa en el colector de admisin se mantiene abierta o cerrada segn el punto operativo momentneo. En la gama media de carga y rgimen est cerrada la mariposa en el colector de admisin, haciendo que el aire aspirado fluya describiendo un torbellino cilndrico hacia el cilindro, lo cual acta de forma positiva en la formacin de la mezcla. A medida que sigue aumentando la carga y el rgimen, la masa de aire que slo se puede aspirar a travs del canal superior ya no resultara ser suficiente para el proceso. En ese caso la mariposa en el colector de admisin abre tambin el paso del conducto inferior.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 21

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Inyeccin

El combustible se inyecta aproximadamente a los 30 APMS de encendido, directamente en el cilindro, durante el ciclo de admisin. La energa necesaria para la evaporacin del combustible se extrae del aire encerrado en la cmara de combustin, con lo cual el aire se enfra. Debido a ello es posible aumentar la relacin de compresin en comparacin con un motor con la inyeccin en el colector de admisin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 23

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Debido a la inyeccin del combustible durante el ciclo de admisin hay bastante tiempo disponible para la formacin de la mezcla. Esto hace que en el cilindro se reparta una mezcla homognea (uniforme), compuesta por el combustible inyectado y el aire aspirado. La relacin de combustible y aire en la cmara de combustin es de lambda = 1.

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Combustin

En el modo homogneo se prefiere esencialmente con el momento de encendido sobre el par del motor, el consumo de combustible y el comportamiento de las emisiones de escape.

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Modo estratificado

El motor funciona en el modo estratificado en los regmenes medios de carga y revoluciones. La estratificacin de la mezcla en la cmara de combustin permite que el motor trabaje con un valor lambda total de aprox. lambda = 1,6 hasta 3. En el centro de la cmara de combustin se encuentra una mezcla con buenas cualidades inflamables en torno a la buja. Esta mezcla est rodeada de una capa exterior, que en el caso ideal est compuesta por aire fresco y gases de escape recirculados.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 30

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modo estratificado

En el la mezcla de combustible y aire se dispone en la zona de la buja por medio del mtodo de combustin por movimiento cilndrico de la carga de gases guiado por pared y aire (movimiento tumble). El inyector est dispuesto de modo que el combustible sea proyectado sobre el rebaje especfico en la cabeza del pistn (guiado por la pared) y desde ah sea conducido en direccin hacia la buja. Con el mando de la Mariposa en el colector de admisin y el rebaje de turbulencia se produce en el cilindro un movimiento cilndrico del aire (tumble). Con este flujo de aire se respalda el transporte del combustible hacia la buja. La formacin de la mezcla se realiza en el trayecto hacia la buja.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Modo de carga estratificada

Para que la gestin del motor cambie al modo estratificado tienen que estar cumplidas, entre otras cosas, ciertas premisas importantes: El motor se encuentra en el rgimen de carga y revoluciones que correspondan En el sistema no exista ninguna falla de relevancia para los gases de escape La temperatura del lquido refrigerante supera los 50 C El sensor de NOx est dispuesto para el funcionamiento La temperatura del catalizador-acumulador de NOx se encuentra entre los 250 C y 500 C Si estn cumplidas estas condiciones resulta posible poner en ejecucin el modo estratificado.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 33

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Admisin

En el modo estratificado se abre la mariposa lo ms posible, para mantener reducidas las prdidas por estrangulamiento. La mariposa en el colector de admisin cierra el conducto inferior en la culata. Debido a ello el aire de admisin se acelera y fluye describiendo un torbellino cilndrico (tumble) a travs del conducto superior hacia el cilindro Nota: No es posible abrir al mximo la vlvula de mariposa, porque debe existir siempre una cierta depresin en consideracin del sistema de carbn activo y de la recirculacin de gases de escape.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 34

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Flujo del aire

El flujo del aire describe un torbellino cilndrico donde experimenta una intensificacin de la velocidad en virtud de la geometra especfica que tiene la cabeza del pistn

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Inyeccin

La inyeccin se realiza en el ltimo tercio del ciclo de compresin. Comienza unos 60 y finaliza unos 45 antes del PMS de encendido. El momento de la inyeccin ejerce una influencia importante sobre la posicin que adopta la nube de la mezcla en la zona de la buja.

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Inyeccin

El combustible se inyecta en direccin hacia el rebaje para combustible. La propagacin deseada de la nube de mezcla se consigue gracias a la geometra del inyector. Por el efecto del rebaje para combustible y el movimiento descendente del pistn se conduce el combustible en direccin hacia la buja. Esta operacin se intensifica por el caudal de aire con turbulencia cilndrica, que conduce asimismo el combustible hacia la buja. En el trayecto hacia la buja se mezcla el combustible con el aire aspirado.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 38

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Para la formacin de la mezcla en el modo estratificado solamente se dispone de un ngulo de cigeal de 40 a 50. Esto es decisivo para la capacidad de ignicin de la mezcla. Si el tiempo es ms corto entre la inyeccin y el encendido, la mezcla no est preparada todava lo suficiente para inflamarse de forma adecuada. Un tiempo ms largo conducira a una mayor homogeneizacin en toda la cmara de combustin. Por ese motivo surge una nube de mezcla con una buena capacidad inflamable en el centro de la cmara de combustin, en torno a la buja. Est rodeada de una capa exterior que, en el caso ideal, se compone de aire fresco y gases de escape recirculados. La relacin de aire y combustible en toda la cmara de combustin se halla entre: lambda = 1,6 y 3.

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Combustin

Tras el posicionamiento exacto de la mezcla de combustible y aire en la zona de la buja es cuando se produce el encendido. Durante esa operacin slo se inflama la nube de mezcla, mientras que los gases restantes actan como un estrato aislante. Esto hace que se reduzcan las prdidas de calor en las paredes y aumente el rendimiento trmico del motor. El momento de encendido se encuentra dentro de una estrecha ventana angular del cigeal, debido al final tardo de la inyeccin y al tiempo que transcurre para la formacin de la mezcla al final del ciclo de compresin. Nota: El par generado por el motor est determinado en este modo operativo nicamente a travs de la cantidad de combustible inyectada. La masa de aire aspirada y el ngulo de encendido tienen en este caso muy poca importancia.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 40

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Sistema de combustible, alimentacin e inyeccin

El sistema de combustible est dividido en una parte de baja presin y en otra de alta presin. El sistema de combustible de baja presin: esta formado por un deposito, en su interior y sumergida una bomba elctrica eleva el combustible hacia un filtro que se encarga de limpiarlo de impurezas, una vez filtrado el combustible se dirige a la bomba de alta presin. La presin del combustible en funcionamiento normal es de 3 bares y durante el arranque en caliente es de 5,8 bares como mximo.

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El sistema de combustible de alta presin

La bomba de alta presin bombea el combustible hacia la rampa de inyeccin. La presin del combustible es medida all por el sensor correspondiente y la vlvula reguladora se encarga de regularla desde 50 hasta 100 bares. La inyeccin corre a cargo de los inyectores de alta presin Dentro del sistema de combustible encontramos como elemento secundario el depsito de carbn activo o Canister. Sirve para tratar los gases que genera el combustible en su almacenamiento en el depsito.

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La bomba de combustible de alta presin

Tiene la funcin de suministrar el combustible a presin a la rampa de inyeccin. La bomba va atornillada a la carcasa del rbol de levas. Se trata de una bomba radial de 3 cilindros accionada por el rbol de levas de admisin. Con los tres elementos de bomba dispuestos a 120 se mantienen reducidas las fluctuaciones de la presin en el common rail. Asume la funcin de establecer una presin de hasta 100 bares en el sistema de combustible de alta presin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 49

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Accionamiento

El eje de accionamiento de la bomba de combustible de alta presin es impulsado por el rbol de levas de admisin. En el eje de accionamiento hay una leva excntrica, que soporta un anillo de leva. Al girar el eje de accionamiento, la leva excntrica con el anillo de leva establece los movimientos de ascenso y descenso del pistn de la bomba. Durante el movimiento descendente se aspira el combustible del sistema de baja presin. Durante el movimiento ascendente se bombea el combustible hacia el common rail.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Funcionamiento

El combustible pasa del sistema de baja hacia la bomba de alta presin. All recorre el pistn hueco de la bomba hacia la vlvula de admisin.

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Carrera aspirante Durante el movimiento descendente del mbolo de la bomba aumenta el volumen en su cilindro y la presin desciende. En cuanto la presin en el pistn hueco es superior a la del cilindro de la bomba, la vlvula de admisin abre y permite que el combustible refluya.

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Carrera de bombeo

Con el comienzo del movimiento ascendente que efecta el pistn de la bomba aumenta la presin en su cilindro y la vlvula de admisin cierra. Si la presin en el cilindro de la bomba es superior a la de la rampa de inyeccin , la vlvula de escape abre y el combustible es bombeado hacia la rampa de inyeccin.

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Vlvula reguladora de presin de combustible

Se encuentra atornillada entre la rampa de inyeccin y el tubo de retorno de combustible hacia el depsito. Tiene la funcin de controlar la presin en el common rail, independientemente de la cantidad inyectada y de la cantidad de combustible suministrado por la bomba.

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Funcionamiento

Si se presentan diferencias con respecto a la presin terica, la unidad de control del motor excita la vlvula reguladora de la presin del combustible por medio de una seal modulada en anchura de los impulsos. A raz de ello se crea un campo magntico en la bobina y la vlvula con la bola de cierre despega de su asiento. En funcin de la magnitud de la seal se modifica de esta forma el rea de paso hacia el tubo de retorno y, con sta, la cantidad de combustible que retorna, regulndose la presin correspondientemente.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 59

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Efectos en caso de avera

La vlvula reguladora se encuentra cerrada al no tener la corriente aplicada. De ese modo se tiene establecido de que siempre est disponible una presin suficiente del combustible. Para proteger los componentes contra presiones excesivas se incorpora en la vlvula reguladora de presin del combustible un limitador mecnico de la presin a travs de un sistema de muelle. Abre al tener el combustible una presin de 120 bares.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 61

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Sensor de presin de combustible

El sensor de presin del combustible se encuentra atornillado en la rampa de inyeccin de combustible. Tiene la funcin de medir la presin del combustible en la rampa de inyeccin. Con esta medida la unidad de control del motor regula la presin del combustible en el sistema de alta presin, en funcin de una familia de curvas caractersticas.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Funcionamiento

A baja presin del combustible slo se deforma levemente la membrana de acero. De esa forma es alta la resistencia elctrica que oponen las resistencias extensometricas y la tensin de la seal es baja. Si la presin del combustible es de alta magnitud, la membrana de acero se deforma en una medida intensa. Debido a ello es baja la resistencia elctrica en las resistencias extensomtricas y la tensin de la seal es correspondientemente alta.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 65

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Resistencias extensomtricas

La tensin de las seales se intensifica en el circuito electrnico y se transmite a la unidad de control del motor. La regulacin de la presin del combustible se lleva a cabo con ayuda de la vlvula reguladora de presin del combustible.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Si se ausenta la seal del sensor de presin en el colector de admisin, el computador del motor procede a excitar la vlvula reguladora de la presin del combustible por medio de un valor fijo.

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Los inyectores de alta presin

Los inyectores van fijados a la culata e inyectan el combustible a alta presin directamente al interior del cilindro (inyeccin directa). La misin de los inyectores es inyectar el combustible en un tiempo mnimo, adecuadamente pulverizado y de forma especfica segn el modo operativo momentneo. As por ejemplo, en el modo estratificado se posiciona el combustible de forma concentrada en la zona de la buja, mientras que en los modos homogneo-pobre y homogneo se pulveriza de un modo uniforme en toda la cmara de combustin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 69

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Con un ngulo de proyeccin del chorro de 70 y un ngulo de inclinacin del chorro de 20 se tiene dada un posicionamiento exacto del combustible, sobre todo en el modo estratificado.

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Funcionamiento

Durante el ciclo de la inyeccin se excita el bobinado electromagntico en el inyector y se genera una campo magntico. A raz de ello se atrae el inducido con la aguja, con lo cual abre el inyector y proyecta el combustible. Al dejarse de excitar el bobinado se neutraliza el campo magntico y la aguja es oprimida por el muelle de compresin contra su asiento en el inyector. El flujo del combustible queda interrumpido.

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Nota:

Podemos decir que los sistemas de inyeccin directa frente a los sistemas de inyeccin en el colector de admisin (inyeccin indirecta), tienen que trabajar con presiones de inyeccin mas altas y el tiempo disponible para hacer la inyeccin es notablemente menor. Sin embargo el mismo volumen de combustible puede ser inyectado en menos tiempo si se incrementa la presin de inyeccin. Como ejemplo diremos que en la inyeccin directa, el tiempo de inyeccin para 6.000 r.p.m. es de 5 ms frente a los 20 ms se los sistemas de inyeccin en el colector de admisin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 74

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Excitacin de los inyectores de alta presin

Los inyectores de alta presin se excitan por medio de un circuito electrnico en el computador del motor. Para que el inyector abra lo ms rpidamente posible se le da una breve pre magnetizacin y se le aplica una tensin de aprox. 90 voltios. De ah resulta una intensidad de corriente de hasta 10 amperios. Al estar el inyector abierto al mximo resulta suficiente una tensin de 30 voltios y una intensidad de 3 a 4 amperios para mantenerlo abierto.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 75

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Un inyector averiado es reconocido por el check in de fallas de encendido/combustin y deja de ser excitado.

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La vlvula dosificadora de combustible

Esta situada en el tubo de alimentacin hacia la bomba de combustible de alta presin y hacia el regulador de presin del combustible. Va fijada a la torreta de la suspensin.

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Sensor de temperatura de aire aspirado

Durante el funcionamiento normal, la vlvula se encuentra abierta y libera el paso hacia el regulador de presin del combustible. Si durante el ciclo de arranque del motor la temperatura del lquido refrigerante supera los 110 C y la temperatura del aire aspirado es superior a 50 C se trata de un arranque en caliente. En ese caso, la unidad de control del motor excita la vlvula durante unos 50 segundos y cierra as el paso hacia el regulador de presin A raz de ello aumenta la presin en el sistema de baja presin hasta alcanzar la presin de bombeo mxima de la bomba elctrica. Por intervencin de una vlvula interna para la limitacin de la presin, alcanza 5,8 bares como mximo. Este aumento de presin impide que se produzcan burbujas de vapor en el lado aspirante de la bomba de alta presin y garantiza una alta presurizacin fiable.

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Funcionamiento

Durante el funcionamiento normal, la vlvula se encuentra abierta y libera el paso hacia el regulador de presin del combustible. Si durante el ciclo de arranque del motor la temperatura del lquido refrigerante supera los 110 C y la temperatura del aire aspirado es superior a 50 C se trata de un arranque en caliente. En ese caso, la unidad de control del motor excita la vlvula durante unos 50 segundos y cierra as el paso hacia el regulador de presin A raz de ello aumenta la presin en el sistema de baja presin hasta alcanzar la presin de bombeo mxima de la bomba elctrica. Por intervencin de una vlvula interna para la limitacin de la presin, alcanza 5,8 bares como mximo. Este aumento de presin impide que se produzcan burbujas de vapor en el lado aspirante de la bomba de alta presin y garantiza una alta presurizacin fiable.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 81

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Si se avera la vlvula dosificadora de combustible, el resorte de compresin la mantiene cerrada todo el tiempo. De esa forma aumenta la presin en el sistema de baja presin hasta 5,8 bares y se impide la partida del motor durante el ciclo de arranque en caliente.

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El depsito de carbn activo (canister)

Este dispositivo se necesita para cumplir con los requisitos legales planteados a las emisiones de hidrocarburos (HC). Evita que los vapores de combustible del depsito puedan pasar al medio ambiente. Los vapores de combustible se almacenan en el depsito de carbn activo y se conducen de forma sistemtica hacia la cmara para su combustin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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En los modos homogneo-pobre y homogneo La mezcla capaz de ignicin se encuentra distribuida de un modo uniforme en la cmara. La combustin tiene lugar en toda la extensin de la cmara, y el combustible procedente del depsito de carbn activo se quema en esa ocasin.

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la mezcla capaz de ignicin se encuentra concentrada solamente en la zona de la buja. Una parte del combustible procedente del depsito de carbn activo se encuentra sin embargo en la zona exterior, no directamente inflamable. Esto puede provocar una combustin incompleta y aumentar las emisiones de HC en los gases de escape. Por tal motivo slo se habilita el modo estratificado si el sistema calcula que el depsito de carbn activo tiene una carga baja.29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 85

En el modo estratificado

Depsito de carbn activo

El computador del motor calcula la cantidad de combustible que se puede agregar procedente del depsito de carbn activo. Acto seguido se excita la electro vlvula, efectundose una adaptacin de la cantidad inyectada y el reglaje de la mariposa. A esos efectos, la unidad de control del motor necesita la siguiente informacin: la carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire por pelcula caliente , el rgimen del motor, procedente del sensor de rgimen del motor, la temperatura del aire aspirado, procedente del sensor de temperatura del aire aspirado y el estado de carga del depsito de carbn activo, procedente de la sonda LambdaDuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Sistema de admisin de aire

Ha sido adaptado a las necesidades de un motor de inyeccin directa de gasolina, en comparacin con un sistema de inyeccin en el colector de admisin, el sistema influye de forma especfica en el flujo del aire en el cilindro, segn el modo operativo de funcionamiento del motor (modo estratificado, modo homogneo, etc.) Los elementos bsicos que forman el sistema de admisin de aire son los siguientes:

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Los elementos bsicos que forman el sistema de admisin de aire son los siguientes:

Un medidor de la masa de aire por pelcula caliente con el sensor de temperatura del aire aspirado para la determinacin exacta de las condiciones de carga un sensor de presin en el colector de admisin para calcular la cantidad de gases de escape a recircular un circuito de mando para las mariposas en el colector de admisin con objeto de conseguir un flujo especfico del aire en el cilindro una electro vlvula de recirculacin de gases de escape con una gran seccin de paso para conseguir altas cantidades de gases recirculados un sensor de presin para servofreno, destinado a regular la depresin de frenado. unidad de mando de la mariposa depsito de carbn activo unidad de control del motorDuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Acelerador electrnico

Constituye la condicin previa esencial para la inyeccin directa de gasolina. Con su ayuda se puede regular la vlvula de mariposa independientemente de la posicin del acelerador y en los modos estratificado y homogneopobre se la puede abrir a una mayor magnitud. La ventaja se manifiesta en un funcionamiento del motor casi exento de prdidas de estrangulamiento. Eso significa, que el motor tiene que aspirar el aire superando una menor resistencia, con lo cual se reduce el consumo de combustible.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 91

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Funcionamiento

Los deseos expresados por el conductor a travs del acelerador se detectan por medio de los sensores de posicin del acelerador y se transmiten al computador del motor. Con ayuda de esta seal y otras seales suplementarias se calcula el par necesario y se implementa a travs de los actuadores.

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En el modo estratificado Se determina el par del motor a travs de la cantidad de combustible. La vlvula de mariposa se encuentra casi completamente abierta, excepto un estrangulamiento necesario para el depsito de carbn activo, la recirculacin de gases de escape y eventualmente para la regulacin de la depresin para el freno.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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En los modos homogneo-pobre y homogneo

El par del motor se determina a travs del ngulo de encendido y la masa de aire aspirada. La vlvula de mariposa abre de acuerdo con el par motor necesario.

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Colector de admisin variable mediante trampillas (mariposas)

Se utiliza para gestionar el flujo del aire en el cilindro de conformidad con el modo operativo reinante.

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Mariposa en el colector de admisin accionada

En los modos estratificado y homogneo-pobre y en partes del modo homogneo se acciona la mariposa en el colector de admisin cierrandose el conducto inferior en la culata. Debido a ello el aire de admisin fluye nicamente a travs del conducto superior hacia el cilindro. Este conducto est diseado de modo que el aire de admisin ingrese describiendo una turbulencia cilndrica. Adicionalmente aumenta la velocidad de flujo a travs del estrecho conducto superior, intensificando la formacin de la mezcla. Esto tiene dos ventajas En el modo estratificado, el flujo cilndrico del aire transporta el combustible hacia la buja. En el trayecto hacia sta se realiza la formacin de la mezcla. En el modo homogneo-pobre y en partes del modo homogneo, el flujo de turbulencia cilndrica del aire respalda la formacin de la mezcla. De esta forma se consigue una alta capacidad de ignicin de la mezcla y una combustin estable, as como un funcionamiento con mezcla pobre.

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Mariposa en el colector de admisin no accionada

Al funcionar a cargas y regmenes superiores en el modo homogneo no se acciona la mariposa en el colector de admisin, con lo cual se encuentran abiertos ambos conductos. Debido a la mayor seccin de paso del conducto de admisin, el motor puede aspirar la masa de aire necesaria para la entrega de un par ms intenso y una alta potencia.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Sensor de posicin para la mariposa en el colector de admisin

Va unido al eje para las mariposas en el colector de admisin, y detecta la posicin de las mismas, transmitiendo esta informacin al computador del motor. Esto es necesario, porque la actuacin de las chapaletas en el colector de admisin influye en el encendido, en el contenido de gases residuales y en las pulsaciones del aire en el colector de admisin. La posicin de las chapaletas en el colector de admisin resulta relevante por ello para los gases de escape, en virtud de lo cual se la tiene que verificar a travs de la auto diagnosis. Este sensor es un potencimetro Efectos en caso de avera del sensor Si se ausenta la seal del sensor ya slo se permite el modo homogneo.

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Electro vlvula de control para mariposa en el colector de admisin

Es excitada por el computador del motor y abre el paso del depsito de vaco hacia la vlvula neumtica de accionamiento. A raz de ello la vlvula neumtica se encarga de accionar las chapaletas en el colector de admisin.Efectos en caso de avera de la electro vlvula Si se avera esta vlvula ya slo se permite el modo homogneo

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Medidor de la masa de aire con sensor de temperatura del aire aspirado

Ambos sensores van alojados en una carcasa situada en el mltiple de admisin ante el computador de la mariposa. Para obtener la seal ms exacta posible sobre la carga del motor se emplea un medidor de la masa de aire por pelcula caliente con deteccin de flujo inverso. Mide no slo el aire aspirado, sino que tambin detecta la cantidad de aire que se devuelve debido a la apertura y el cierre de las vlvulas. La temperatura del aire de admisin medida por el sensor se utiliza como valor de correccin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 104

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Aplicaciones de la seal

Las seales se emplean para calcular todas las funciones supeditadas a la carga. Son stas por ejemplo el tiempo de inyeccin, el momento de encendido y el sistema del depsito de carbn activo.

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Estructura

El medidor de la masa de aire por pelcula caliente consta de una carcasa de material plstico con un conducto de medicin y un circuito elctrico con un elemento sensor. El conducto de medicin est diseado de modo que una parte del aire aspirado y el aire de flujo inverso pasen ante el elemento sensor. En el elemento sensor se genera con ello una seal que se procesa en el circuito elctrico y se transmite al computador del motor.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 106

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Si se avera el medidor de la masa de aire se emplea la seal del sensor de presin en el colector de admisin como seal de carga del motor.

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Sensor de presin en el colector de admisin

Va fijado al colector de admisin. Mide la presin en el colector de admisin y transmite una seal correspondiente al computador del motor.

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Con esta seal y con las seales del medidor de la masa de aire y el sensor de temperatura del aire aspirado, el computador del motor calcula la cantidad exacta de gases de escape a recircular. Con el sensor de presin en el colector de admisin se detecta asimismo la carga durante el ciclo de arranque del motor, porque en esas condiciones son todava demasiado inexactas las seales procedentes del medidor de la masa de aire, debido a las pulsaciones que presenta la admisin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 110

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Funcionamiento

La medicin de la presin en el colector de admisin se realiza con ayuda de una membrana de cristales de silicio. Sobre esta membrana hay resistencias extensomtricas, cuya resistencia elctrica vara ante cualquier deformacin de la membrana. El vaco de referencia se utiliza para la comparacin de presiones. La membrana se deforma segn la intensidad de la presin en el colector de admisin, con lo cual vara la resistencia y se produce una variacin de la tensin en la seal elctrica. Con estas seales elctricas, la unidad de control del motor detecta la presin que est dada en el colector de admisin.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Sistema de recirculacin de gases de escape (EGR)

En la retroalimentacin de los gases de escape se conduce una parte de los gases de escape a la admisin del motor. Hasta un cierto grado, una parte de los gases residuales creciente puede repercutir positivamente sobre la transformacin de energa, reduciendo con ello la emisin de contaminantes.

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As se determina la cantidad de gases de escape a recircular

Con ayuda del medidor de la masa de aire, la unidad de control del motor mide la masa del aire fresco aspirado y calcula de ah la correspondiente presin en el colector de admisin. Si se alimentan gases de escape a travs del sistema de recirculacin aumenta la masa del aire fresco en una cantidad correspondiente a la de los gases recirculados y la presin en el colector de admisin aumenta. El sensor de presin en el colector de admisin mide esta presin y transmite una seal de tensin correspondiente al computador del motor. Previo anlisis de esta seal se determina la cantidad total (aire fresco + gases de escape). El sistema resta la masa de aire fresco de esta cantidad total y obtiene as la cantidad de gases de escape. La ventaja reside en que se puede aumentar la cantidad de gases de escape a recircular y se la puede acercar an ms al lmite operativo.

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Si se avera el sensor de presin en el colector de admisin, la unidad de control del motor calcula la cantidad de gases de escape y reduce la cantidad a recircular en comparacin con lo previsto en la familia de curvas caractersticas.

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Sensor de presin para amplificacin de servofreno

Se encuentra en el conducto entre el colector de admisin y el amplificador de servofreno. Mide la presin en el conducto y en el amplificador de servofreno, respectivamente.

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Con ayuda de la seal de tensin procedente del sensor de presin, el computador del motor detecta si es suficiente la depresin para el funcionamiento del amplificador de servofreno.

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Funcionamiento

El amplificador de servofreno requiere una depresin especfica para alcanzar lo ms rpidamente posible la fuerza de frenado mxima. En los modos operativos de carga estratificada y carga homognea-pobre, la vlvula de mariposa se encuentra ms abierta y en el colector de admisin posee una baja presin. La depresin acumulada en el servofreno deja de ser suficiente si ahora se acciona el freno varias veces. Para evitar este fenmeno se procede a cerrar un poco ms la vlvula de mariposa, para que aumente el vaco generado. Si la depresin sigue siendo insuficiente se cierra ms an la mariposa y en caso dado se pasa incluso al modo homogneo.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 120

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Gestin electrnica del motor

El computador del motor va instalado en la caja de computadores y tiene 121 pines. El computador utilizado para motores de inyeccin directa es muy similar a las utilizadas en motores de inyeccin en colector de admisin. Por ejemplo Bosch en sus sistemas Motronic tiene la versin ME 7.5.10 se ve como en este caso le falta la D que es la que designara que se trata un sistema de inyeccin directa de gasolina. Dentro del sistema de inyeccin Motronic MED 7 hay varias versiones: MED 7.5.10 y MED 7.5.11. La diferencia principal entre ambas versiones es que la ultima posee un procesador mas rpido.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 122

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Medidor de masa de aire Sensor de temperatura de aire aspirado Sensor de presin en el colector de admisin Sensor de rgimen del motor Sensor Hall (posicin de rboles de levas) Unidad de mando de la mariposa Sensor de ngulo 1 + 2 Sensor de posicin del acelerador Sensor 2 de posicin del acelerador Conmutador de luz de freno F Conmutador de pedal de freno Conmutador de pedal de embrague Sensor de presin de combustible Potencimetro para chapaleta en el colector de admisin Sensor de picado Sensor de temperatura del lquido refrigerante Sensor de temperatura del lquido refrigerante a la salida del radiador Potencimetro, botn giratorio para seleccin de temperatura Potencimetro para recirculacin de gases de escape Sonda Lambda Sensor de temperatura de los gases de escape Sensor de NOx Unidad de control para sensor de NOx Sensor de presin para amplificacin de servofreno

E n t r a d a s

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Relee de bomba de combustible Bomba de combustible Inyectores cilindros 1- 4 Bobinas de encendido 1 - 4 Computador de la mariposa Mando de la mariposa Relee de alimentacin de corriente para Motronic Vlvula reguladora de la presin del combustible Vlvula de dosificacin del combustible Electro vlvula para depsito de carbn activo Vlvula para gestin del aire de la chapaleta en el colector de admisin Vlvula de reglaje de distribucin variable Termostato para refrigeracin del motor Vlvula para recirculacin de gases de escape unidad indicadora en el Calefaccin para sonda lambda Calefaccin para sensor de NOxDuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

S a l i d a s

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Gestin del motor basada en el par

El sistema Bosch Motronic MED 7.5.10/11 es un sistema de gestin de motores basado en el par. Esto significa, que se recogen, analizan y coordinan todas las solicitudes de entrega de par. Las solicitudes de entrega de par de orden interior son: arranque del motor calefaccin del catalizador regulacin del ralent limitacin de potencia limitacin del rgimen regulacin lambda de orden exterior son: deseos del conductor cambio automtico (punto de cambio) sistema de frenos (regulacin antideslizamiento de la traccin, regulacin del par de inercia del motor) climatizador (compresor para climatizador On/Off) programador de velocidad

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Gestin del motor basada en el par

Previo clculo del par terico del motor se lleva a la prctica la solicitud por dos vas: En la primera va se influye sobre el llenado de los cilindros. Sirve para las solicitudes de entrega de par de mayor plazo. En el modo estratificado le corresponde poca importancia, porque la vlvula de mariposa abre a una gran magnitud, para reducir las prdidas por estrangulamiento. En la segunda va se influye por corto plazo sobre el par de giro, independientemente del llenado de los cilindros. En el modo estratificado slo se determina el par a travs de la cantidad de combustible, mientras que en los modos homogneo-pobre y homogneo slo se determina a travs del momento de encendido.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 128

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Funcionamiento

Previo anlisis de las solicitudes de entrega de par de orden interno y externo, el computador del motor calcula el par terico y la forma de ponerlo en prctica.

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Implementacin en el modo estratificado

En el modo estratificado se implementa el par terico a travs de la cantidad inyectada. La masa de aire desempea un papel de segunda importancia, porque la vlvula de mariposa se encuentra abierta a una gran magnitud, para reducir las prdidas por estrangulamiento. Al momento de encendido le corresponde tambin una reducida importancia, debido a que la inyeccin se efecta en un momento tardo.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 130

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Implementacin en el modo homogneopobre y en el modo homogneo

En estos dos modos operativos se implementan las solicitudes de entrega de par a corto plazo a travs del momento de encendido y a largo plazo a travs de la masa de aire. En virtud de que la mezcla de combustible y aire corresponde a un factor lambda fijo de 1,55 o bien 1 en ambos modos operativos, la cantidad a inyectar viene dada por la masa del aire aspirado. Por ese motivo no se procede a regular aqu el par de giro.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Sistema de encendido

Asume la funcin de inflamar la mezcla de combustible y aire en el momento adecuado. Para conseguir este objetivo es preciso que la unidad de control del motor determine el momento de encendido, la energa de ignicin y la duracin que ha de tener la chispa del encendido en todos los puntos operativos. Con el momento de encendido se influye sobre el par del motor, el comportamiento de los gases de escape y el consumo de combustible del motor.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 134

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En el modo estratificado Es preciso que el momento de encendido se encuentre dentro de una estrecha ventana angular del cigeal, debido a las particularidades que caracterizan a la formacin de la mezcla. Slo as se inflama fiablemente esta mezcla.

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En los modos homogneo-pobre y homogneo No existen diferencias con respecto a un motor en el que se inyecta la gasolina hacia el colector de admisin. Debido al reparto homogneo de la mezcla se emplean en ambos sistemas de inyeccin unos momentos de encendido comparables entre s.

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El clculo del momento de encendido ptimo se realiza mediante

la informacin principal: 1.- Carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire y del sensor de temperatura del aire aspirado 2.- Rgimen del motor, procedente del sensor de rgimen del motor la informacin de correccin 3.- Sensor de temperatura del lquido refrigerante 4.- Unidad de mando de la mariposa 5.- Sensor de picado 6.- Sensor de posicin del acelerador 7.- Sonda lambdaDuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 137

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Reglaje de distribucin variable

Sistema que permite modificar los ngulos de apertura de las vlvulas para aumentar el tiempo de llenado y vaciado del cilindro cuando el motor gira a altas r.p.m. y el tiempo disponible para ello es menor. Estos sistemas llamados "Convertidores de fase" permiten utilizar el tiempo ptimo de apertura y cierre de las vlvulas a cualquier rgimen de giro del motor La recirculacin interna de gases de escape se lleva a cabo por medio de un reglaje de distribucin variable sin escalonamientos en el ejel de levas de admisin. El reglaje se realiza en funcin de la carga y el rgimen, abarcando un mximo de 40 ngulo de cigeal a partir de la posicin bsica en direccin de avance. Esto conduce a: una ptima recirculacin interna de gases de escape, con la cual se reduce la temperatura de la combustin y disminuyen las emisiones de xidos ntricos. un desarrollo ms adecuado del par motor.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 139

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Seales de entrada para el calculo de ngulo de reglaje

1.- Medidor de masa de aire con sensor temperatura del aire 2.- Sensor de rgimen motor 3.- Sensor de temperatura del liquido refrigerante 4.- Seal de entrada para conocer la posicin efectiva de los rboles de levas Sensor Hall 5.- Seales de salida Vlvula para reglaje de distribucin variable

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La recirculacin de gases de escape

Es la que le da bsicamente sentido al empleo de un catalizadoracumulador de NOx. Con ayuda de los gases de escape recirculados se reduce la temperatura de la combustin y se produce una menor cantidad de xidos ntricos. Esto permite que el catalizador pueda almacenar xidos ntricos durante un perodo relativamente prolongado y que se pueda trabajar ms sostenidamente con el modo estratificado y el homogneo-pobre, ahorrando combustible. La cantidad de gases de escape recirculados equivale como mximo a un 35% del total de gases de admisin. La recirculacin de gases de escape se lleva a cabo: en el modo estratificado y en el modo homogneo-pobre, siempre; en el modo homogneo hasta 4.000 r.p.m. y a media carga, pero no en ralent.

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La vlvula de recirculacin de gases de escape

Esta sujeta y va atornillada al colector de admisin. Es de nuevo diseo para conseguir altos ndices de recirculacin de gases de escape. Consta de una carcasa con una mariposa, un motor elctrico y un potencimetro para recirculacin de gases de escape. La toma de los gases de escape se realiza a travs de un tubo de unin en la culata del cuarto cilindro. La unidad de control del motor excita el motor elctrico en funcin de su familia de curvas caractersticas y acciona una mariposa. Segn la posicin de la mariposa fluye ahora una determinada cantidad de gases de escape hacia el colector de admisin y se mezcla con el aire fresco aspirado. El potencimetro para recirculacin de gases de escape en la tapa de la carcasa detecta la posicin de la mariposa. De ese modo es posible diagnosticar las condiciones en que se encuentra la vlvula de recirculacin de gases de escape.

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Sistema de escape

El sistema de escape ha sido adaptado a las exigencias de un motor con inyeccin directa de gasolina. Hasta ahora era un gran problema el tratamiento de los gases de escape en motores con inyeccin directa de gasolina. Esto se debe a que con un catalizador convencional de tres vas no se pueden alcanzar los lmites legales de emisiones de xidos ntricos en los modos estratificado, pobre y homogneo-pobre. Por ello se incorpora para estos motores un catalizador-acumulador de NOx, que almacena los xidos ntricos (NOx) en estos modos operativos. Al estar lleno el acumulador se pone en vigor un modo de regeneracin, con el cual se desprenden los xidos ntricos del catalizador-acumulador y se transforman en nitrgeno. Nota: con la recirculacin de gases de escape y el reglaje de distribucin variable ya se reducen las emisiones de xidos ntricos desde la propia combustin

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Refrigeracin de los gases de escape

El objetivo consiste en refrigerar los gases de escape al grado que la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx se mantenga lo ms frecuente y prolongadamente posible dentro del margen comprendido entre los 250 C y 500 C, puesto que slo en este margen de temperaturas el catalizador-acumulador est en condiciones de almacenar los xidos ntricos. Otro motivo es el descenso permanente de la capacidad de acumulacin si se calent el catalizador-acumulador de NOx a ms de 850 C.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 147

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Refrigeracin del colector de escape

En el armazn delantero del vehculo se conduce aire fresco de forma especfica hacia el colector de escape, reducindose as la temperatura de los gases de escape.

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El tubo de escape de tres caudales

Se encuentra antes del catalizador-acumulador de NOx. Es la segunda medida que se aplica para reducir la temperatura de los gases de escape y con sta la del catalizador-acumulador de NOx. Debido a la mayor superficie que representa, aumenta la disipacin del calor hacia el aire del entorno y se reducen las temperaturas de los gases de escape. Ambas medidas conjuntas dan por resultado una reduccin en la temperatura de los gases de escape, segn la velocidad de marcha del vehculo, comprendida entre los 30 C y 100 C.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 149

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Sonda lambda de banda ancha

La sonda lambda de banda ancha va atornillada ante el catalizador en el colector de escape. Se utiliza para determinar el contenido de oxgeno residual en los gases de escape.

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Con la sonda lambda de banda ancha es posible determinar con exactitud la relacin de combustible y aire, tambin cuando difiere de lambda = 1. En el modo homogneo-pobre permite establecer de esa forma un lambda empobrecido de 1,55. En el modo estratificado se procede a determinar por clculo el valor lambda, porque las sondas lambda de banda ancha son demasiado inexactas en este sector. Con ayuda de la seal, la unidad de control del motor calcula el valor lambda efectivo e inicia la regulacin al diferir con respecto al valor lambda terico. La regulacin se lleva a cabo a travs de la cantidad inyectada.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 152

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Sensor de temperatura de los gases de escape

El sensor de temperatura de los gases de escape va atornillado en el tubo de escape detrs del precatalizador. Mide la temperatura de los gases de escape y transmite esta informacin al computador del motor.

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Con ayuda de la seal procedente del sensor de temperatura de los gases de escape, el computador del motor calcula, entre otras cosas, la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx. Esto resulta necesario por los siguientes motivos : El catalizador-acumulador de NOx slo puede almacenar xidos ntricos a una temperatura operativa entre los 250 C y 500 C. Por ello, slo en este margen de temperaturas se puede pasar a los modos estratificado y homogneo-pobre. El azufre se almacena interinamente en el catalizadoracumulador de NOx. Para desprenderse nuevamente el azufre en los puntos de retencin es preciso que la temperatura en el catalizador-acumulador sea de 650 C como mnimo.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 155

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Funcionamiento

En el sensor se encuentra una resistencia de medicin con coeficiente negativo de temperatura (NTC). Eso significa, que a medida que aumenta la temperatura se reduce su resistencia y la tensin de la seal aumenta. Esta tensin de la seal est asignada a una temperatura especfica en el computador del motor.

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Efectos en caso de avera del sensor

Si se ausenta esta seal se pasa a la funcin de emergencia y el computador calcula la temperatura de los gases de escape. En virtud de que este clculo no es tan exacto, el sistema pasa a el modo homogneo.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Catalizador-acumulador de NOx

Va instalado en el mismo sitio que un catalizador principal de tres vas, de tipo convencional. Desempea las funciones de un catalizador de tres vas y puede almacenar adicionalmente xidos ntricos. Misin En el modo homogneo con lambda = 1, el catalizadoracumulador de NOx trabaja como un catalizador convencional de tres vas. En los modos estratificado y homogneo-pobre con lambda > 1 ya no puede efectuar la conversin de los xidos ntricos. Por ello los almacena en el catalizadoracumulador de NOx. Una vez agotada la capacidad de acumulacin se efecta un ciclo de regeneracin. Debido a la similitud qumica con los xidos ntricos tambin almacena el azufre.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 159

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Funcionamiento

Aparte de los tres materiales estratificados platino, rodio y paladio, el catalizador-acumulador de NOx lleva una cuarta capa, que consta de xido de bario. Esto permite almacenar interinamente xidos ntricos durante el funcionamiento con mezcla pobre. Acumulacin Los xidos ntricos se oxidan en el estrato de platino, formando dixido ntrico y reaccionan entonces con el xido de bario formando nitrato brico.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 160

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Regeneracin La desacumulacin se lleva a cabo por ejemplo por medio de las molculas de CO que abundan en los gases de escape correspondientes a mezcla rica. Primero se reduce el nitrato brico nuevamente a xido de bario, por la reaccin con el monxido de carbono. De esa forma se despiden dixido de carbono y monxido de nitrgeno. La presencia de rodio y platino hace que se reduzcan los xidos ntricos, produciendo nitrgeno, y que el monxido de carbono se oxide produciendo dixido de carbono.29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 162

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La unidad de control para sensor de NOx

Se encuentra ubicada en la parte baja del vehculo, cerca del sensor de NOx. Su emplazamiento cercano impide que las influencias parsitas (corriente esttica) externas falsifiquen las seales del sensor de NOx. En la unidad de control para sensor de NOx se procesan las seales del sensor de NOx y se transmiten al computador del motor.29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 164


Si se avera la unidad de control para sensor de NOx, el sistema pasa de regulacin a control. Debido a las mayores emisiones de xidos ntricos no se utilizan los modos estratificado y homogneopobre.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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Sensor de NOx

Va atornillado en el tubo de escape, directamente detrs del catalizador-acumulador de NOx. En ste se determina el xido ntrico (NOx) y el contenido de oxgeno en los gases de escape y se transmiten las seales correspondientes al computador desde el sensor de NOx. Estructura Consta de dos cmaras, dos celdas de bomba, varios electrodos y una calefaccin. El elemento sensor consta a su vez de dixido de circonio. El circonio presenta la particularidad de que, al tener una tensin aplicada, los iones negativos de oxgeno del electrodo negativo se desplazan hacia el electrodo positivo.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 166

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Con ayuda de estas seales se detecta y comprueba: el correcto el funcionamiento del catalizador. si es correcto el punto de regulacin lambda = 1 de la sonda lambda de banda ancha en el precatalizador o si se tiene que corregir. La correccin se puede llevar a cabo a travs de un circuito interno en la unidad de control para NOx. Con su ayuda se puede captar en los electrodos del sensor de NOx una seal parecida a la de la sonda de seales a saltos. Una seal de esa ndole es muy exacta dentro del margen lambda = 1. cundo est agotada la capacidad de acumulacin en el catalizadoracumulador de NOx y cundo se tiene que iniciar un ciclo de regeneracin de NOx o de azufre. Las seales son transmitidas por el sensor de NOx al computador.

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Si se ausenta la seal del sensor de NOx el motor solo trabaja en el modo homogneo.

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Funcionamiento

El funcionamiento del sensor de NOx se basa en la medicin de oxgeno y se puede derivar del de una sonda lambda de banda ancha. Una parte de los gases de escape fluye hacia la 1 cmara. Debido a que existen diferentes contenidos de oxgeno en los gases de escape y en la celda de referencia resulta mensurable una tensin elctrica en los electrodos. El computador del sensor de NOx se encarga de regular esta tensin a 425 mV constantes. Esto equivale a una relacin de combustible y aire de lambda = 1. Si existen diferencias se extrae o introduce oxgeno. La corriente necesaria de la bomba constituye una medida para el valor lambda.29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 170

Determinacin del contenido de NOx en la segunda cmara Los gases de escape exentos de oxgeno fluyen de la 1 a la 2 cmara. Las molculas de NOx en el gas de escape se disocian en un electrodo especial, produciendo N2 y O2. En virtud de que en los electrodos interior y exterior se regula una tensin constante de 450 mV, los iones de oxgeno se desplazan del electrodo interior hacia el exterior. La corriente de bomba de oxgeno que fluye por ese motivo constituye una medida para determinar el contenido de oxgeno en la 2 cmara. Como la corriente de bomba de oxgeno guarda la misma relacin hacia el contenido de xidos ntricos en los gases de escape resulta posible determinar as la cantidad de xidos ntricos.29/03/2013 DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009 171

Contenido de xidos ntricos

Si el contenido de xidos ntricos sobrepasa un valor umbral especfico queda agotada la capacidad de almacenamiento en el catalizador-acumulador de NOx y se inicia un ciclo de regeneracin de NOx. Si este valor umbral se sobrepasa en intervalos de tiempo cada vez ms breves, significa que el catalizadoracumulador est saturado de azufre y se inicia por ello un ciclo de regeneracin de azufre.

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Modo de regeneracin

En este modo se desprenden los xidos ntricos y el azufre que se encuentran incrustados en el catalizador-acumulador de NOx y se transforman en nitrgeno no txico y dixido de azufre respectivamente.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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La regeneracin de xidos ntricos Se lleva a cabo cuando la concentracin de xidos ntricos sobrepasa un valor especfico detrs del catalizador-acumulador. A raz de ello, la unidad de control del motor detecta que el catalizador ya no puede almacenar ms xidos ntricos y est agotada la capacidad de acumulacin. A consecuencia de ello se activa el modo de regeneracin. Con motivo de esta operacin el sistema pasa del modo estratificado pobre a un modo homogneo ligeramente enriquecido, aumentando as el contenido de hidrocarburos y monxido de carbono en los gases de escape. En el catalizador-acumulador se combinan estas dos sustancias con el oxgeno de los xidos ntricos y stos se transforman en nitrgeno. El catalizador-acumulador de NOx puede almacenar xidos ntricos durante un mximo de 90 segundos en el modo estratificado. Despus de ello se realiza una regeneracin durante unos 2 segundos.

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La regeneracin de azufre Es una operacin ms compleja, porque el azufre es ms resistente a efectos de temperatura y permanece en el catalizador durante la regeneracin de xidos ntricos. El sistema efecta un ciclo de desulfuracin cuando la capacidad del catalizador-acumulador de NOx se agota en intervalos de tiempo cada vez ms breves. De esta particularidad, el computador del motor detecta que los puntos de retencin del azufre estn ocupados y que ya no se pueden almacenar xidos ntricos. En ese momento y a partir de una velocidad mnima especfica del vehculo se procede durante unos 2 minutos: - a pasar al modo homogneo y - a subir la temperatura del catalizador-acumulador a ms de 650 C a base de retrasar el momento de encendido. Slo entonces reacciona el azufre acumulado y se transforma en dixido de azufre (SO2). Al circular con cargas y regmenes superiores se produce automticamente el ciclo de desulfuracin, porque se circula en el modo homogneo y se alcanza as la temperatura necesaria para la desulfuracin en el catalizador-acumulador de NOx.DuocUc, Escuela de Ingieneria, Plaza Oeste, 2009

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