2 - introduccion diesel electronico

INTRODUCCION

SISTEMAS DE INYECCION ELECTRONICA DIESEL INTRODUCCION GENERALIDADES

CURSO DE INYECCION ELECTRONICA DIESEL

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INTRODUCCION

Operacion del Motor Diesel Semejante al motor de gasolina Diferencia Encendido de la mezcla por bujia en gasolina y encendido por incremento en temperatura del aire en el motor Diesel.

GasolinaCURSO DE INYECCION ELECTRONICA DIESEL

Diesel2

INTRODUCCION

Ciclos del Motor Diesel Ciclo de Admision Admision de Aire desde TDC hasta BDC En BDC valvula de admision cierra, comienza ciclo de compresion

Ciclo de Compresion Aire se comprime a presiones de 0 a 30 kg/cm2 (0 a 412 psi) Temperatura de aire aumenta (400 a 500 C) Inyeccion de Combustible

Ciclo de Potencia La fuerza generada por la combustion lleva el piston al punto muerto inferior.

Ciclo de Escape Valvula de escape habre dejando salir los gases generados por la combustion.


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INTRODUCCION

Motor Diesel o encendido por compresin

Ciclo de funcionamiento


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INTRODUCCION

Ciclo de terico de funcionamiento del motor Otto o encendido por chispa


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INTRODUCCION

Ciclo de Indicado funcionamiento en un motor Diesel


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INTRODUCCION

El proceso de inyeccin en un motor Diesel


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INTRODUCCION

La combustin real en un motor Diesel


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INTRODUCCION

Caracteristicas del Combustible Diesel Habilidad de Encendido


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INTRODUCCION

El combustible Diesel En un motor de ciclo Diesel el combustible inicia la combustin espontaneamente, gracias a la elevacin de temperatura que resulta de la compresin pevia del aire en el cilindro.

Nmero de cetano - Indice que mide la inflamabilidad de un combustible. Cuanto ms alto es este nmero mas facilidad de encendido y (menor retardo de encendido).

Reviste especial importancia en los combustibles Diesel, puesto que este combustible debe inflamarse de modo relativamente espontneo (autoencendido) provocado por la simple compresin.


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INTRODUCCION

El Numero de Cetano representa un ndice de la capacidad de inflamacin del combustible. Se define como el porcentaje en volumen de cetano (una parafina a la que se asigna grado 100) en una mezcla con alfa-metilnaftalina que ofrece el mismo retraso de encendido que el combustible en cuestin. Cuanto ms alto sea el nmero de cetano, ms bajo es el retraso de encendido, lo que beneficia el rendimiento del motor (beneficia la combustin espontna). El nmero de cetano afecta tanto al arranque en fro como a la contaminacin de los motores Diesel, por lo que los fabricantes han manifestado repetidamente la necesidad de que los gasleos aumenten su nmero de cetano, actualmente entre 45 y 50.


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INTRODUCCION

Caracteristicas del Combustible Diesel De donde sale el combustible Diesel ?


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INTRODUCCION

Caracteristicas del Combustible Diesel Estandares del Combustible Diesel Viscosidad Diesel actua como lubricante viscosidad baja crea desgaste Viscosidad alta inyeccion pobre

Contenido de Azufre Al conbinarse con agua crea acido sulfurico altamente corrosivo

Punto de Fluidez Punto de liquido a solido


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INTRODUCCION

Ventajas y Desventajas del Motor Diesel Ventajas Precio relativamente economico Soporta una alta compresion, lo que hace el motor mas eficiente Consumo de combustible menor que gasolina Menos Mantenimiento

Desventajas Componentes mas pesados Mayor torque para arranque Motor lento en arranque Aumento en ruido y vibracion Tendencia a despedir humo y particulas


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INTRODUCCION

El proceso de combustin en un motor Diesel La gota de combustible

Combustible lquido Combustible vaporizado Mezcla aire/combustible Aire

Importante: el combustible Diesel o gas oil presenta una gran variacin de viscosidad en funcin de la temperatura.

Variacin de la gota de combustible en funcin de la viscosidad


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INTRODUCCION

Color del Humo de Escape Humo Negro Poco aire

Humo Blanco Mayoria del combustible sin quemar o particulas del aceite lubricante

Humo Azul Combustible en forma liquida


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INTRODUCCION

Golpeteo del Diesel Exceso de mezcla inflamable de aire/combustible producido en la etapa de retraso. Como evitar este efecto Valor de cetano mas alto Retrasando tiempo de inyeccion Aumento de compresion aumento de temperatura Mayor presin y rociado de combustible


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INTRODUCCION

Sistemas de Inyeccion Diesel usados actualmente


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INTRODUCCION

Tipos de sistemas de inyeccin Diesel usados en la actualidadBOMBAS LINEALES MECANICAS ELECTRONICAS

BOMBAS ROTATIVAS AXIALES O RADIALES MECANICAS ELECTRONICAS

SISTEMAS INYECTOR BOMBA SISTEMAS MECANICOS SISTEMAS ELECTRONICOS

SISTEMAS COMMON RAIL


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INTRODUCCION

CAMPOS DE APLICACION DE LOS SISTEMAS DIESEL Tipos de sistemas Diesel


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INTRODUCCION

Bombas linealesGeneralidades 1 elemento de bombeo para cada cilindro Cada elemento se compone de: - cilindro - mbolo Usadas en vehculos de mayor porte, camiones, maquinas viales, etc. Presiones de inyeccin entre 350 y 1600 Bar (picos mximos) Limitacin de RPM: regula vueltas para proteger al motor y regular ralenti. En algunos casos especiales regula todo el campo de revoluciones (caso de mquinas viales)

Tienen un Mecanismo Variador de avance: modifica el momento de la inyeccin. El caudal de combustible se dosifica mediante una corredera


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INTRODUCCION

Bombas rotativasGeneralidades Existen dos tipos principales: - axiales - 1 elemento de bombeo - radiales - 2 o 4 elementos de bombeo Axiales Regulacin de caudal: mediante un regulador mecnico Regulacin de avance: mediante un regulador hidrulico Radiales Regulacin de caudal: mediante electrovlvula de alta presin Regulacin de avance: giro de anillo de levas


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INTRODUCCION

Sistemas individualesSistema UIS: (Unit Inyector System) Inyector y bomba integrados en una unidad Puede funcionar con presiones de hasta 2000 Bar Estn accionados por el mismo rbol de levas del motor Avance y caudal son manejados por una electrovlvula electrnica.

Sistema UPS: (Unit Pump System) El inyector y la bomba estn unidos por una tubera corta de alta presin


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Sistema Common RailGeneralidades: La generacin de presin est a cargo de una bomba separada. Los inyectores son manejados elctricamente por una central de inyeccin. Existe un rampa de alimentacin comn a todos los inyectores.


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EDC - Electronic Diesel ControlEn los nuevos motores de ID (inyeccin directa) se han aumentado notablemente las Presiones de inyeccin Se ha ganado una disminucin en consumo de entre un 10% a 15 % respecto a los motores tipo IDI (inyeccin indirecta).

Importante En los sistemas EDC el conductor no tiene ninguna influencia directa sobre el caudal de combustible inyectado.

El mismo se maneja electrnicamente.


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INTRODUCCION

Procesamiento de datos en sistemas EDCAlimentacin elctrica Seales digitales Unidad de control

Seales analgicas

Elementos actuadores

Seales pulsatorias

Diagnstico

Comunicacin con otros sistemas26


INTRODUCCION

EDC puede aplicarse tanto a motores ID como a IDI Motores IDI: el combustible se inyecta en una precmara de turbulencia. Desventajas: Tienen aumento lento de la presin, menor potencia y mayor consumo. Ventajas: mas suaves y silenciosos. Motores DI: el combustible se inyecta directamente en la cmara de combustin Desventajas: rumorosidad, vibraciones, costos mas elevados. Ventajas: mejores caractersticas de combustin, menores consumos y mejor arranque en fro.


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INTRODUCCION

1. 2. 3. 4. 5.

Inyector Buja de incandescencia Precmara Cmara de turbulencia Cmara de combustin


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INTRODUCCION

Sistemas de ayuda de arranque en fro

Motores DI: presentan buen arranque en temperaturas ambientes por encima de 0 C debido a la elevada tendencia del gas Oil a la inflamacin (250 C). Por debajo de 0 C necesitan ayuda al arrancar Motores IDI: necesitan un sistema de ayuda al arranque en fro en casi cualquier temperatura ambiente

Bujas de precalentamiento tipo incandescente Disponen de un cuerpo resistente a corrosin por gases calientes y tienen un filamento interior incandescente. Consta de dos resistencias conectadas en serie: la calefactora (de resistencia independiente a la temperatura) y la reguladora (resistencia variable tipo PTC).


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INTRODUCCION


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INTRODUCCION


Bujas de precalentamiento de aire de admisinUna espiga incandescente (temperatura > de 1000 C) enciende una mezcla combustible en el tubo de admisin del motor, precalentando fuertemente el aire ingresante. Este sistema se usa en casos extremos de muy baja temperatura


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INTRODUCCION

En algunos casos se usan rejillas calefactoras para aire de admisin, cuando el clima lo requiere.


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INTRODUCCION


Unidad de control de bujas de incandescenciaEn este caso existe una central que controla el tiempo de puesta en funcionamiento de las bujas. Existe un relay de potencia para conectar la tensin a las mismas. Tambin realizan en algunos casos reconocimiento de averas en las bujas.


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INTRODUCCION

INYECTORES PARA MOTORES IDI

Llamados inyectores de tetn Presiones de apertura entre 110 y 135 BarInyector de tetn: 1.- Entrada de combustible; 2.- Tuerca de racor para tubera de alimentacin; 3.- Conexin para combustible de retorno; 4.- Arandelas de ajuste de presin; 5.- Canal de alimentacin; 6.- Muelle; 7.- Perno de presin; 8.- Aguja del inyector; 9.- Tuerca de fijacin del portainyector a la culata del motor

Inyector de tetn: 1.- Aguja del inyector; 2.- Cuerpo del inyector; 3.- Cono de impulsin; 4.- Cmara de presin; 5.- Tetn de inyeccin.


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INTRODUCCION

INYECTORES PARA MOTORES DI Se usa el inyector de orificios mltiples Poseen dos resortes de diferentes dureza, para posibilitar dos etapas de inyeccin: preinyeccin e inyeccin principal

Preinyeccin: apertura del muelle a 180 bar. Inyeccin principal: la presin se eleva por accin de la bomba hasta 300 bar y se vence el segundo muelle. La presin sube al final hasta casi 900 bar.


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INTRODUCCION

Inyector Inyector de Orificios Presion de apertura 150 a 250 bar Varios orificios pueden estar dispuesto simetricamente o asimetricamente.

0.08mm cabello 0.5mm


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INTRODUCCION

Inyector Inspeccion de Inyectores Presin de apertura Estandar 150 bar Limite inferior de servicio 130 bar

Patron Solo uno aceptable

Presion de Apertura

Patrones


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INTRODUCCION

EJEMPLO DE SISTEMA DE INYECCION DIESEL CON CONTROL EDC Y BOMBA ROTATIVA


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INTRODUCCION

La regulacin del caudal de inyeccin de combustible con bomba rotativaLa cantidad de combustible a inyectar en los cilindros es determinada en todo momento por la unidad de control (EDC) en funcin de las seales de los sensores del sistema. La central gobierna los actuadores de inyeccin y bomba de inyeccin (bomba electrnica) segn un mapa de inyeccin. No existe unin entre el pedal del acelerador y la bomba de inyeccin. Tambin se controlan los excesos de humo en base a un mapa de datos adecuado Las informaciones fundamentales son: Sensor pedal acelerador Sensor de temperatura del motor y combustible Sensor de rpm Caudalimetro Sensor de posicin del regulador de caudal deinyeccin de la bomba electrnica. Otras informaciones son Contacto del pedal de embrague Contacto del pedal de freno.


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INTRODUCCION

Elementos que intervienen en el caudal de inyeccin en un motor Diesel con bomba rotativa


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INTRODUCCION

Sensor pedal del acelerador Los modernos motores diesel con gestin electrnica no llevan cable o articulacin que una el pedal del acelerador con la bomba de inyeccin. La central de control o ECU, recibe una seal desde acelerador ya que existe el llamado sensor de Aceleracin. Este es un potencimetro de doble pista que ser estudiado mas adelante. El potencimetro recibe tensin de la ECU, siendo la tensin de salida una seal que varia con la posicin del potencimetro y, por lo tanto, con la posicin del acelerador.


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INTRODUCCION

El sensor de posicin del acelerador anterior lleva un muelle helicoidal que acta como recuperador de la posicin inicial del pedal del acelerador. Su giro est cercano a los 90 como mximo. Microinterruptor de ralent: El sensor de posicin del acelerador adems de un potencimetro lleva en algunos casos un microinterruptor de ralent que cierra y pone a tierra una conexin, cuando se deja de pisar el pedal del acelerador. Contacto a marcha inferior: Si el vehculo tiene transmisin de marchas automtica, el sensor de posicin del pedal del acelerador tiene un contacto a marcha inferior que cierra y pone a tierra un circuito cuando se presiona totalmente el acelerador.

Funcin de sustitucin en caso de rotura Si ocurre un fallo en este sensor el motor disminuye la velocidad para que el conductor pueda llegar hasta el taller mas cercano a comprobar la avera


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INTRODUCCION

Sensor de temperatura del motor y de combustible (tipo NTC) Para hacer un calculo preciso de la cantidad de combustible a inyectar la unidad de control tambin tiene en cuenta la temperatura del motor y otro parasensar la temperatura del combustible a inyectar. El corespondiente a la temperatura de motor est en la tapa de cilindros o block de motor, y el correspondiente a temperatura de combustible est ubicado en la bomba misma. La informacin de ambos sensores sirve para: - El ngulo de avance a la inyeccin. - El ventilador de refrigeracin del radiador del motor. - Las funciones de diagnosis. - Las bujas de incandescencia.

Funcin de sustitucin Si una de estas seales se pierde o ambas, la temperatura del motor y la del combustible son sustituidas por unos valores de repuesto memorizados por la unidad de control.43


INTRODUCCION

Sensor de n rpm y punto muerto superior PMSEl numero de rpm que gira el motor es uno de los principales factores que la unidad de control tiene en cuenta a la hora de calcular la cantidad de combustible a inyectar. Funcin de sustitucin Si el sensor de rpm manda una seal errnea o se corta, la unidad de control activa un programa de emergencia. La seal del sensor de aguja del inyector se toma como referencia para este propsito. La cantidad de combustible a inyectar es reducida, el comienzo de la inyeccin tambin es modificada retrasandola y el control de la presin de carga del turbo se modifica para que de menos potencia durante la operacin de emergencia. Si falla la seal de sustitucin de la velocidad de giro del motor (sensor de aguja del inyector) el motor se para.


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INTRODUCCION

Caudalimetro La masa de aire que entra a los cilindros es determinada por el caudalmetro. El mapa de humos registrado en la unidad de control limita la cantidad de combustible a inyectar si la entrada de aire es demasiado baja para una combustin completa del combustible inyectado que provocara un exceso de humos. Funcin de sustitucin Si la seal del caudalimetro falla la unidad de control activa el programa de emergencia.


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INTRODUCCION Sensor de posicin del regulador de caudal de inyeccin El sensor de posicin es un transductor inductivo sin contactos, conocido como HDK o anillo semidiferencial. Esta constituido por una bobina circundada por un ncleo de hierro mvil, que se encuentra unido al eje del servomotor. Para determinar que posicin ocupa el regulador de caudal de la bomba de inyeccin por la unidad de control y por tanto saber la cantidad de combustible inyectado por los inyectores. El sensor de posicin esta conectado fsicamente a la leva excntrica que mueve la corredera de regulacin (bomba de inyeccin). La seal de posicin de la excntrica es recibida por la unidad de control. Funcin de sustitucin Si esta seal falla el funcionamiento del motor es interrumpido por razones de seguridad.


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INTRODUCCION

Cartografa de inyeccin (Mapa de humos) La cantidad de combustible a inyectar es determinado teniendo en cuenta tambin la cartografa de inyeccin que esta memorizada en la unidad de control y que intenta en todo momento evitar la emisin de contaminantes (humo negro). Si el volumen de aire aspirado es demasiado bajo la cantidad de combustible inyectado es limitado a un valor que no provoque humos negros.


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INTRODUCCION

Factores de influencia secundaria a la hora de regular el caudal de combustible a inyectarContacto del pedal del embrague Para suprimir los tirones en el automvil se puede intervenir en la cantidad de combustible a inyectar. Para ello la unidad de control debe saber cuando se acta sobre el pedal del embargue. Cuando el embrague es acoplado o embragado la cantidad de inyeccin es brevemente reducida. Contacto del pedal de freno y contacto de freno La posicin del pedal del freno es determinada por un contacto y ademas tenemos otro contacto que acta por razones de seguridad (sistema redundante). La unidad de control registra este factor. En suma, los dos contactos usan esas seales para comprobar tambin la seal que manda el sensor del acelerador (no puede estar pisado el freno y el acelerador a la vez). Esto previene que el freno sea activado. Funcin de sustitucin Si uno de los dos contactos falla o si los contactos no estn en la misma posicin la unidad de control activa el programa de emergencia que interviene en la cantidad de combustible a inyectar


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INTRODUCCION

Dispositivo de regulacin de caudal

El dispositivo de regulacin del caudal de combustible a inyectar se encuentra dentro de la bomba de inyeccin y actuara siguiendo las ordenes que le manda la unidad de control, El funcionamiento de este dispositivo lo veremos mas adelante con el estudio particular de la bomba


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INTRODUCCION

Control del comienzo de la inyeccin.El punto de comienzo de la inyeccin de combustible influye sobre varias caractersticas del motor como es: La respuesta al arranque Los ruidos Consumo de combustible Emisiones del escape.

La unidad de control EDC calcula el comienzo de la inyeccin y acta sobre la electrovlvula de avance a la inyeccin situada en la bomba inyectora. Para lograr exactitud del comienzo de inyeccin se usa un detector de alzada de aguja, capta el comienzo de inyeccin exacto en el inyector y lo compara con el inicio de inyeccin programado.


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INTRODUCCION

Cartografa de comienzo a la inyeccin La unidad de control posee un mapa de comienzo de la inyeccin, el cual toma como referencia pincipal lo siguiente: N de rpm del motor Cantidad de combustible inyectado. Como parmetro corrector se utiliza la temperatura del motor.

Volumen de combustible calculado El punto de comienzo de la inyeccin debe ser adelantado cuando aumenta la cantidad de combustible inyectado y la velocidad del motor por que el ciclo de inyeccin se hace mas largo. El valor terico usado para el comienzo de la inyeccin depende de la cartografa de avance al comienzo de la inyeccin.CURSO DE INYECCION ELECTRONICA DIESEL 51

INTRODUCCION

Sensor de alzada de aguja Este sensor o detector esta situado en el interior de uno de los inyectores y transmite una seal elctrica a la unidad de control cuando se produce la inyeccin de combustible por parte de este inyector. De la seal que manda este sensor la unidad de control sabe en todo momento el punto de comienzo de inyeccin real del motor y lo compara con la seal que le manda el sensor de rpm y PMS que le proporciona el valor de referencia, con estos dos valores mas el valor terico de la cartografa de comienzo de inyeccin que tiene memorizada, la unidad de control determinara si hay una desviacin entre el valor real y el terico y lo corregir actuando sobre la electrovlvula de control de comienzo de inyeccin situada en la bomba inyectora.


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INTRODUCCION

Sistema de avance a la inyeccin

El dispositivo de avance a la inyeccin se encuentra dentro de la bomba de inyeccin y funcionara siguiendo las ordenes que le enva la unidad de control. El funcionamiento de este dispositivo lo veremos mas adelante con el estudio de cada bomba en particular


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INTRODUCCION

Sistema de recirculacin de gases de escape.Para reducir las emisiones de gases de escape, en especial el oxido de nitrgeno (Nox), se utilizael Sistema EGR (Exhaust gas recirculation)

Mediante este sistema se reenva una parte de los gases de escape al colector de admisin, con ello se consigue que descienda el contenido de oxigeno en el aire de admisin, lo que a su vez provoca un descenso en la temperatura de combustin que reduce el oxido de nitrgeno (Nox). El momento de activacin del sistema EGR es calculado por la central de control, teniendo en cuenta varios parmetros: Regimen de motor y masa de aire Caudal de combustible Temperatura de motor Presin atmosfrica reinante

El sistema EGR no se activa con el motor a ralent ni en aceleraciones fuertes.


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INTRODUCCION


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INTRODUCCION

Sistema de control de la presin del TurbocompresorEl control de la presin del turbo va estar condicionado por la gestin electrnica que se encarga de controlar la sobrepresin del turbo por medio de una electrovlvula. Las ventajas de usar un sistema de control electrnico de turbo son: Permite sobrepasar el valor de mxima presin de carga. A altos regmenes del motor (RPM), la sobrepresin esta limitada. La velocidad de giro del turbo puede subir hasta aproximadamente 110.000 RPM. La presin de carga en el colector de admisin es controlada por la "vlvula wastegate si existe.

Presin de carga bsicaCuando el motor funciona con la presin de carga bsica en el colector de admisin, no acta la "vlvula regulacin turbo", Cuando la presin de carga en el colector de admisin aumenta hasta el valor mximo, la "vlvula wastegate" abre y una parte de los gases de escape son desviados directamente al tubo de escape sin pasar por la turbina del turbo lo cual limita la presin de carga en el colector de admisin.


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INTRODUCCION


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INTRODUCCION

Compensacin de altura automticaLa ECU recibe informacin respecto a la presin atmosfrica desde el sensor incorporado en la misma unidad de control como el sensor de sobrepresin. Con esta informacin y con la seal que le manda el sensor de temperatura del aire de admisin, la unidad de control compensa la presin de carga en el colector de admisin, actuando sobre la "electrovlvula de control de la presin" cuando el vehculo circula por elevadas altitudes (puertos de montaa) o a diferentes temperaturas (verano o invierno). Como se ve con la gestin electrnica la potencia no disminuir aunque cambien las condiciones externas al vehculo (altitud, temperatura).


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INTRODUCCION

Sistema de arranque en fri Del control de arranque en frio del motor se encarga la unidad de control. Este proceso se divide en dos fases: Fase de preincandescencia Fase de postincandecencia Fase de preincandescencia Gracias a la buena respuesta de los motores de inyeccin directa al arranque en fro, no siempre es necesario el precalentamiento. La duracin del periodo de preincandescencia depende del valor de la temperatura que enva el sensor de temperatura ambiente. Un testigo en el panel de instrumentos indica al conductor cuando se termina la fase de preincandescencia.


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