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BANCO DE PRUEBA PARA DIAGNOSTICO Y
MANTENIMIENTO EN SISTEMAS DE
INYECCIÓN A GASOLINA GDI
FÉLIX MAYORGA
MARTIN NÚÑEZ
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
• Desconocimiento de
tecnologías aplicadas en los
vehículos de motores de
combustión interna gasolina.
• Falta de equipos para pruebas.
• Requiere que se investigue
acerca del diseño de un banco
de pruebas para mantenimiento
y diagnóstico de inyectores GDI
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OBJETIVOS
General Específicos
Hipótesis
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Banco de inyectores con prestaciones necesarias
Manual del Operador
Análisis de características
de funcionamiento
inyectores
Metas
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INYECCIÓN DIRECTA DE GASOLINA
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INTRODUCCIÓN
• Ganancia en la potencia.
• Ganancia en el par motor.
• Alto potencial para reducir el consumo de combustible.
• Menos emisiones contaminantes.
TIPOS DE INYECCIÓN
• Inyección directa con mezcla homogénea.
• Inyección directa con mezcla estratificada.
• Inyección directa con la mezcla homogénea y auto-ignición
controlada la carga de encendido por compresión.
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OBJETIVOS DE LA INYECCIÓN
DIRECTA DE GASOLINA
• Contrarrestar significativamente el consumo de combustible.
• Disminuir las emisiones de gases contaminantes en los
motores ( hidrocarburos, CO, NOx).
• El CO principal causante del efecto invernadero se puede
reducir con la disminución del consumo de combustible.
• Inyección se da en un momento y lugar exacto para lograr
una combustión exacta.
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INYECCIÓN DIRECTA CON
MEZCLA HOMOGÉNEA
• No requiere de combustiblesespeciales.
• Proceso adecuado en todo el mundo.
• Se centra en la optimización de lapotencia, el par y comportamientodinámico.
• Se inyecta en la cámara decombustión al principio del procesode admisión.
• Pérdida por fricción se reduce,consumo de combustible se reducehasta en un 10% en comparación a unmotor PFI.
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INYECCIÓN DIRECTA CON
MEZCLA ESTRATIFICADA
• Se reduce el consumo de
combustible y las emisiones
de CO2.
• Requieren combustible sin
azufre.
• Reducciones en el consumo
de combustible hasta el 20%.
• Se inyecta el combustible
durante o sólo hacia el final de
la fase de compresión.
• Métodos de inserción de
combustible.
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PROCESOS DE COMBUSTIÓN PARED
GUIADA ( WALL-GUIDED).
• Motores FSI de la primerageneración.
• Interacción entre el fluido inyectadoy la pared de la cámara decombustión.
• Pulverización guiada a la bujía conflujo de remolino o caída gracias aldiseño del pistón.
• El proceso del Mitsubishi GDI, HPIpor Peugeot y Citroen PSA y FSI porVolkswagen son ejemplos de losprocesos de combustión de paredguidad actualmente en el mercado.
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PROCESOS DE COMBUSTIÓN DE
AIRE GUIADO (AIR GUIDED)
• Combustible transportado a labujía por el movimiento de cargagenerado en el lado de admisión.
• El aire se mezcla simultáneamentecon la pulverización.
• El movimiento de carga también esapoyado por un pistón en formaespecífica.
• Contacto entre combustible ypared de la cámara de combustióndebe de ser evitado.
• Especialmente difícil, pulverizaciónguiada y pared guiada deben serresueltos al mismo tiempo.
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PROCESOS DE COMBUSTIÓN
POR PULVERIZACIÓN GUIADA
• Distancias más pequeñas entre la bujía y la válvula de
inyección.
• Inyección directa de la segunda generación.
• El atomizado del combustible se mezcla con el aire
circulante por efectos aerodinámicos.
• Disposición de la bujía de tal manera que una mezcla
inflamable próxima al electrodo de encendido en el punto
de encendido en todos los puntos de funcionamiento.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA
UBICACIÓN DEL INYECTOR Y LA BUJÍA
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INYECCIÓN PFI VS INYECCIÓN GDI
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INYECCIÓN DE DOS FASES A
PLENA CARGA
La primera inyección se realiza a 300 grados APMS durante
el ciclo de admisión. Se inyecta aproximadamente 2/3 de la
cantidad de combustible.
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SEGUNDA FASE A PLENA
CARGA
La cantidad restante se inyecta en los ciclos de compresión,
de esta forma se logra evaporar más el combustible
mejorando el reparto de la mezcla.
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PRIMERA FASE DE INYECCIÓN
CALENTANDO EL CATALIZADOR
La inyección de la primera fase se realiza a unos 300 grados
APMS durante el ciclo de admisión. De esta forma se
consigue un reparto uniforme de la mezcla aire-combustible.
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SEGUNDA FASE DE INYECCIÓN
CALENTADO CATALIZADOR
Se inyecta una pequeña cantidad de combustible a
aproximadamente 60 APMS. Esta mezcla se quema muy
tarde y hace que aumente la temperatura de los gases de
escape.
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INYECTORES
ELECTROMAGNÉTICOS
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INYECTORES
PIEZOELÉCTRICOS
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PROCESO DE ACTIVACIÓN DE
UN INYECTOR GDI
• Tensión alta de 80 Voltios.
• Por la descarga del capacitor el voltaje se mantiene en
12V a una corriente de 5 A.
• ECU envía pulsos a 2,5 A para evitar que la bobina se
caliente.
• Este crecimiento y decrecimiento de la corriente asegura
una apertura y cierre más instantáneo.
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PEAK AND HOLD
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INYECCIÓN PFI VS INYECCIÓN GDI
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DISEÑO Y SELECCIÓN DE
COMPONENTES HIDRÁULICO Y
MECÁNICOS
• Selección Manómetros
• Selección de la bomba de
baja y alta presión
• Diseño del depósito
• Selección de válvulas
• Selección de las
mangueras hidráulicas
• Selección del fluido
limpia inyectores
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FUNCIONES DEL CIRCUITO
HIDRÁULICO
El circuito hidráulico consta de tres funciones:
1. Activación sistema de baja presión.
2. Activación sistema de alta presión.
3. Despresurización del sistema por válvula bypass.
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BAJA PRESIÓN
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ALTA PRESIÓN
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DESPRESURIZACIÓN
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DISEÑO ELECTRÓNICO
Selección y cálculos de la parte eléctrica Selección del
cableado.
• Corriente de consumo del motor eléctrico
• Potencia absorbida por el motor
• Perdidas en el motor eléctrico
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DISEÑO ELECTRÓNICO
• Fuentes de alimentación
• Circuito de potencia para activación de electroválvulas
• Circuito de conexión del LCD y del teclado.
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
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MODELADO DE LA
ESTRUCTURA DEL BANCO
El diseño de la base se lo realizó con tubo estructural
cuadrado cuyas medidas son de 1 1⁄2 x 2 pulgadas, para las
partes donde soportará cargas estáticas. En la parte superior
del banco, se utilizó soportes para el panel de instrumentos.
El material seleccionado es un acero ASTM A-36, que tiene
un límite de fluencia mínimo de 250 MPA (36 ksi) y es muy
utilizado en la construcción de estructuras metálicas.
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PRUEBAS Y ANÁLISIS DE
RESULTADOS
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MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA
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MEDICIÓN DE CORRIENTE, VOLUMEN
Y ÁNGULO DE ATOMIZACIÓN
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VARIACIÓN DE LA CORRIENTE SEGÚN
LOS TIEMPOS DE ACTIVACIÓN
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DATOS EN PRUEBA A RALENTÍ
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OSCILOGRAMAS
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RALENTÍ
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2500 RPM
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7000 RPM
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REVERSA (6000 RPM) E INYECCIÓN
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ANÁLISIS GENERAL
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CONCLUSIONES
• El banco brinda opciones de prueba a diferentes
parámetros de funcionamiento que facilitan el diagnóstico
de inyectores GDI.
• En función de la corriente medida se determina que con
tiempos de activación más largos del inyector mayor va a
ser el consumo de la misma.
• La variación de volumen entregado por un inyector a
distintos parámetros de funcionamiento depende de la
presión de inyección y los tiempos de apertura.
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RECOMENDACIONES
• Incentivar este tipo de proyectos ya que constituyen un
fortalecimiento del aprendizaje y la aplicación de
conocimientos adquiridos durante toda la carrera.
• Comenzar con iniciativas que aumenten la cantidad de
proyectos referentes a sistemas GDI dado que los
vehículos actuales cuentan con esta tecnología.
• Organizar giras a plantas donde se fabrican o ensamblan
vehículos con tecnología GDI.
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GRACIAS
POR SU
ATENCIÓN