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Sistema de inyección Jetronic GRUPO 6: Santiago Calabrese María Belén González María Eugenia Ríos Sofía Winterhalter

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Page 1: Sistema de inyección Jetronic

Sistema de inyección JetronicGRUPO 6:

Santiago CalabreseMaría Belén González

María Eugenia RíosSofía Winterhalter

Page 2: Sistema de inyección Jetronic

Jetronic

Se le llama Jetronic a la rama de sistemas de inyección de combustible diseñado por Bosch. Se comienza a difundir esta tecnología en la década del 60, y más adelante se toma como un concepto y no como un producto comercial. Bosch autorizó a otros fabricantes y actualmente existen diferentes tipos y variaciones de este sistema.

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CronologíaAños Sistema Características

1967-1979 D-Jetronic - Sistema analógico de inyección multipunto e intermitente

- Controlador en el múltiple de admisión

1973-1994 K-Jetronic - Sistema mecánico-hidráulico de inyección multipunto

- Inyección continua de combustible

1973-1989 L-Jetronic - Sistema electrónico de inyección multipunto e intermitente

- Inicialmente analógico, luego digital- Sensor de masa de aire

1981-1991 LE-Jetronic - L-Jetronic con funciones adicionales de control electrónicas.

1981-1998 LH-Jetronic - Sistema de inyección multipunto e intermitente

- Sensor de masa de aire

1982-1993 KE-Jetronic - K-Jetronic con funciones adicionales de control electrónicas

1987-1995 Mono-Jetronic - Sistema de inyección monopunto e intermitente

- Cálculo de flujo de aire por medio del ángulo de la válvula mariposa y la velocidad del motor

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D-Jetronic

A principios de la década de 1960, surge en Estados Unidos la necesidad de disminuir la contaminación del aire, debido a que en Los Ángeles el smog se tornó un gran peligro para la salud. De aquí nace la Ley Federal de Aire Limpio y con ésta, la motivación de Bosch para el lanzamiento del Jetronic.

En 1967 Bosch lanzó un sistema inicialmente llamado ECGI (inyección de gasolina controlada electrónicamente), que posteriormente se llamó D-Jetronic para diferenciarlo de sus sucesores. Su última aplicación fue en 1975.

La D deriva de “Druck” que significa presión en alemán, ya que para el cálculo de la cantidad de combustible a inyectar esta tecnología utiliza la medición de la presión en el múltiple de admisión.

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Esquema del sistema D-Jetronic

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Funcionamiento de D-JetronicEste funcionamiento es esencialmente controlado por la presión del múltiple de admisión y la velocidad de giro del motor. La unidad de control electrónico (ECU) recibe señales del medidor de presión (3) teniendo así información de la carga del motor. Los sensores de temperatura indican la temperatura del aire de admisión (13) y la del refrigerante (4). La ECU procesa esta información y se encarga de enviar impulsos a los inyectores de combustible (2). El interruptor de tiempo térmico conmuta la válvula de arranque eléctrico (6), que inyecta combustible adicional durante las bajas temperaturas del arranque. El dispositivo auxiliar de aire que proporciona comburente adicional durante el calentamiento del motor. La bomba de combustible eléctrica (7) entrega de forma continua. El filtro (8) tiene la función de eliminar contaminantes en la línea de combustible. El regulador de presión mantiene una presión constante en la línea.

Medidor de presiónEl medidor de presión en el D-Jetronic mide la presión aguas abajo de la válvula mariposa. Este parámetro es de utilidad para calcular el volumen de aire entrante, y así conocer la cantidad de carga del motor.

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Bomba de combustibleLa componente encargada de proporcionar combustible es una bomba rotativa accionada por un motor eléctrico. Se trata de una bomba celular de rodillos.

El disco rotor dispuesto excéntricamente en el cuerpo de la bomba lleva rodillos metálicos en su contorno. En las cavidades que se forman entre los rodillos se transporta el combustible.

La bomba entrega más combustible del necesario para asegurar que la presión del sistema de combustible se cumpla en todas las condiciones de funcionamiento.

Posee una válvula de retención en la salida para impedir que el flujo vuelva al tanque en ese punto.

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Regulador de presión La función del regulador de presión es mantener la presión del sistema de combustible constante (aprox. entre 28 y 32 psi). La bomba generalmente entrega combustible adicional, necesitando así una vía de retorno hacia el tanque de combustible.

El principio de funcionamiento es equilibrar la fuerza ocasionada por la presión del sistema con la fuerza de un resorte. Si el suministro de combustible baja, el resorte cambia el émbolo de posición cerrando levemente el puerto por el cual el combustible retorna al tanque, haciendo que la presión del sistema se nivele.

Page 9: Sistema de inyección Jetronic

Arranque en frío

Válvula de arranque en frío:

La función de esta válvula es inyectar un exceso de combustible para que el motor pueda arrancar en frío. También se hace para compensar combustible perdido por condensación. Se trata de una válvula accionada por un solenoide. Cuando no está en funcionamiento, la armadura electromagnética móvil se fuerza contra un sello por medio de un resorte y permanece cerrada la válvula. Cuando se activa el electroimán, la armadura se levanta y abre el paso para el flujo de combustible. Seguidamente, ingresa por una abertura especial que provoca vorticidad en el fluido. El resultado es que el combustible se atomiza muy finamente y enriquece la mezcla en el múltiple de admisión aguas abajo de la válvula mariposa.

Válvula de paso de aire adicional:

Cuando el motor está en frío, existe una fricción mayor que tienen que vencer las velocidades bajas. Con la misma idea de la válvula anterior, su función es aumentar la alimentación. A medida que la temperatura del motor aumenta, se calienta una placa bimetálica provocando que se cierre el paso de aire.

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Arranque en fríoInterruptor térmico de tiempo:

Se sitúa en el bloque, en contacto con el agua de refrigeración. Este proporciona información para que actúe o no el inyector de arranque en frío. El dispositivo consiste en una lámina bimetálica (3) calentada por una resistencia (4). Cuando su temperatura es baja se encuentra cerrado el contacto eléctrico (5), habilitando la corriente al inyector de arranque en frío. Al cabo de 10 segundos, una vez arrancado el motor, la lámina bimetálica se deforma e interrumpe el paso de la corriente evitando que el motor se ahogue.

En caso de intentos repetidos de arranque, o cuando este toma demasiado tiempo, la válvula de arranque deja de inyectarse.

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Desventajas del D-Jetronic

- Los contactores accionados mecánicamente son una desventaja debido al desgaste provocado por el rozamiento continuo con piezas móviles.

- Otra desventaja, es que el sistema de inyección a bajas revoluciones tiene una respuesta lenta ante una aceleración repentina. Consecuentemente, la mezcla posee baja riqueza por un período de tiempo.

- Justamente el sensor de presión en el múltiple termina siendo lo que vuelve obsoleto este sistema. Este sensor resulta muy sensible a pequeñas fluctuaciones de presión que sufre el motor. Si existe una fuga por las juntas, la medida de presión cambia y el sensor lleva a un funcionamiento no deseado.

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K-Jetronic

Es un sistema de inyección controlado de forma mecánica e hidráulica.

Se caracteriza por medir la cantidad de combustible como función de la cantidad de aire que ingresa al sistema, y posteriormente lo inyecta de forma continua sobre las válvulas de admisión.

La K proviene del alemán, “Kontinuierlich”, que significa continuo y hace referencia a su forma de inyección.

Page 13: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema K-Jetronic

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Acumulador de combustibleEl acumulador de combustible se encuentra aguas abajo de la bomba del sistema.

Este componente se encarga de una vez apagado el motor mantener la presión del sistema por cierto tiempo, logrando una presión residual de 30 psi. Esto sirve para facilitar el reinicio, principalmente cuando el motor aún se encuentra a altas temperaturas.

El acumulador de combustible consiste en una cámara que contiene un diafragma (4) y un resorte (2). Al arrancar la bomba, la presión del combustible empuja el diafragma contra la resistencia del resorte. El combustible comienza a llenar el acumulador hasta que su presión se equilibra con la fuerza del resorte. Tiempo durante el cual la presión en el distribuidor de combustible aumenta gradualmente, protegiendo así contra el cambio de presión abrupto.

Asimismo, ayuda a amortiguar las posibles fluctuaciones en la presión del combustible.

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Sensor de flujo de aireSistema de medición de flujo ubicado aguas arriba de la válvula mariposa.El flujo pasa a través de un embudo (1), donde se encuentra el plato sensor (2). El flujo de aire deflecta el plato por una distancia específica respecto a su posición cuando no hay flujo.Este movimiento se transmite a través de la palanca (12), a un émbolo (8) localizado en el distribuidor de combustible (10).Existe un contrapeso que compensa el peso de el plato sensor y el sistema de palanca.El sistema posee un tornillo (4) que permite ajustar la posición del émbolo.

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Distribuidor de combustibleEl émbolo se encuentra en un cilindro que posee lumbreras por las cuales pasa el combustible. Por las inferiores se da la entrada de combustible proveniente del filtro. Por las superiores, se dirige a la válvula de presión y posteriormente a las de inyección.

La elevación del émbolo corresponde con la apertura de las lumbreras superiores. A mayor flujo de aire, mayor pasaje del combustible

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Válvulas de presión diferencial y presión de controlComo el sensor de flujo de aire posee una característica lineal, para que el cambio en el combustible lo sea, es necesario que la caída de presión que se da entre las cámaras sea constante, no importa el caudal de combustible transportado. Esto se determina mediante las válvulas de presión diferencial.

Se conforman por dos cámaras, divididas por medio de un diafragma accionados por un resorte, que es el que permite fijar la presión diferencial entre las cámaras, y suele ser de 0,1 bar. Las cámaras inferiores se encuentran interconectadas entre sí, y por ellas pasa el suministro de combustible. En las superiores se encuentra el asiento de las válvulas, y cada una posee su propia conexión a la línea de inyección de combustible.

La presión de control realiza una fuerza en la parte superior del émbolo que compensa parcialmente la fuerza realizada. por el pasaje de aire. Esta presión es extraída mediante una cavidad, del control de presión primario, y logra amortiguar las oscilaciones que pueda tener el émbolo debido a una entrada de aire no del todo constante.

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Regulador de presión de control Se encarga de controlar la presión que hay en la parte superior del émbolo. Esta función es útil cuando el motor está en frío y sea necesario aumentar la presión del sistema.

Funcionamiento:La membrana cubre la entrada (3) que viene de la parte superior del émbolo y la salida que va al regulador de presión (2). El sistema posee una lámina bimetálica (5), que al calentarse debido a una resistencia (6) se deforma presionando el asiento y vence la fuerza del resorte (4). Cuando el motor está caliente, no pasa corriente por la resistencia por lo que la membrana permanece cerrada (1). Cuando se encuentra en frío, el pasaje de combustible desde la parte superior del émbolo hasta el regulador de presión se abre, por lo que desciende un poco la fuerza sobre el émbolo y permite mayor paso de combustible.

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Regulador de presión de control

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Inyectores de combustible mecánico

Las válvulas de inyección mecánica se abren a una presión de combustible exactamente definida, generalmente entre 3.5 y 4.1 bar. Al abrirse, la aguja (3) de la válvula oscila a alta frecuencia y el combustible se pulveriza bien incluso con caudales pequeños inyectados.

Están protegidas del calor irradiado por el motor por medio de su carcasa (1).

Cuando el motor se detiene, la presión del sistema de combustible cae por debajo de su presión de apertura, provocando su cierre.

Page 21: Sistema de inyección Jetronic

Sonda lambdaEn 1976, el sistema K-Jetronic fue el primero en incorporar la sonda lambda.

Es un sensor que mide la cantidad de oxígeno en el escape y los compara con el aire exterior. Esto permite que la mezcla de aire-combustible sea regulada de modo que el catalizador del motor funcione de manera ideal. Logrando niveles mínimos de emisión de gases, desempeño ideal del motor y reducción de hasta un 15% del consumo de combustible.

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La sonda lambda requiere el uso de una ECU (2), siendo la variable de entrada la señal del sensor lambda (1).

Para adaptar la inyección a λ = 1, se varía la presión en las cámaras inferiores (5). Para ello, estas cámaras se desacoplan de la presión primaria a través de un restrictor fijo (7). Un restrictor adicional (3) conecta las cámaras inferiores y la línea de retorno de combustible. Este restrictor es variable: si está abierto, la presión en las cámaras inferiores puede caer. De lo contrario, la presión aumenta. Para regular la presión, se abre y cierra repetitivamente la válvula.

Como restrictor variable (3) se utiliza una válvula electromagnética, controlada por impulsos eléctricos de la sonda lambda.

Sonda lambda

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L-Jetronic

Surge como respuesta a las desventajas del sistema D-Jetronic y fue introducido por primera vez en 1973.

El L-Jetronic es un sistema de inyección controlado electrónicamente con medición del caudal de aire mediante la aleta sonda. De esta forma se elimina el medidor de presión del sistema D-Jetronic.

“L” viene de “luft” que significa aire en alemán.

A través de una serie de sensores se registran todas las variaciones en el funcionamiento del motor y se procesan en la unidad de mando.

De esa forma, se garantiza un nivel óptimo de emisiones de escape y un bajo consumo de combustible.

Page 24: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema L-Jetronic

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Sensor de flujo de aire (Aleta-sonda)El mismo consta de una aleta (4) con un resorte la cual puede girar en torno a un eje.El momento que ejerce el aire al pasar hace girar a la aleta cuya posición es medida mediante un potenciómetro.La parte inferior de la cámara se encuentra diseñada de forma que la posición y el caudal se vinculan mediante una relación logarítmica. De esta forma se consigue una mayor sensibilidad para caudales bajos que es cuando se necesita mayor precisión.Para contrarrestar las fluctuaciones de presión ocasionadas por la apertura y cierre de las válvulas se coloca una segunda aleta (1). La misma cumple la función de amortiguador ya que encierra una pequeña cantidad de aire sobre ella (2).Este sensor cuenta además con un bypass (3) para regular el ralentí mediante un tornillo de ajuste (5).

Page 26: Sistema de inyección Jetronic

Desventajas del L-JetronicLa principal desventaja es que el sistema anterior necesita de dos sensores para poder medir la masa de aire que ingresa al motor.

Además, depende de una combinación de componentes mecánicos y eléctricos lo que fue considerado como imperfecto, ya que las partes mecánicas suelen ser las primeras en fallar.

Añadiendo al problema de confiabilidad, existe cierto tipo de disturbios ocasionados por el manejo que influyen en la aleta del medidor.

Por sobre todo era relativamente caro de construir.

Page 27: Sistema de inyección Jetronic

LE- Jetronic

El sistema LE-Jetronic es comandado electrónicamente.

La unidad de mando recibe señales de entrada, que llegan de los distintos sensores que envían informaciones de las condiciones instantáneas del funcionamiento del motor.

Es una versión más simplificada y más moderna que el L-Jetronic.

A su vez, la ECU era más barata de producir debido a componentes más modernos, por lo que resulta en una mayor estandarización que el L-Jetronic.

Page 28: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema LE- Jetronic

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LH-Jetronic

Como respuesta a las desventajas del L-Jetronic, Bosch diseña un sensor para medir directamente el flujo másico de aire.

El mismo no implica cálculos ya que era un único sensor que mide el caudal, la temperatura y la densidad del aire. Era liviano, compacto, totalmente electrónico y sin necesidad de piezas móviles. El mismo se llamó sensor de “Hilo térmico” .

Su principal ventaja fue la rapidez de respuesta del sensor (del orden de los milisegundos) y la poca restricción al pasaje del aire.

La aparición de este sensor es la que motiva el cambio de nombre del sistema a LH-Jetronic, la H viene de “heiss” que quiere decir caliente en alemán.

Page 30: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema LH- Jetronic

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Sensor de hilo térmico

El sensor consta de un hilo de una aleación de platino muy fino (0.7 mm), colocado frente al pasaje de aire (2).El platino se caracteriza por variar bastante su resistencia con el cambio de temperatura.Se ajusta la corriente para mantener siempre la diferencia de temperaturas entre el aire y el alambre a 180° F. La corriente requerida para mantener este equilibrio es una medida de la masa de aire que pasa por el hilo y es utilizada por la ECU.Para asegurarse que se mantenga esa diferencia se conecta al hilo en un “Puente de Wheatstone”.

Page 32: Sistema de inyección Jetronic

Puente de WheatstoneAl dividir el voltaje en dos ramas paralelas, el voltaje que circula por cada una de ellas es proporcional al valor de las resistencias conectadas.

Como una de las resistencias depende fuertemente de la temperatura que circula por ella (el hilo), entonces la variación del voltaje es una medida de la temperatura.

A medida que varía la corriente por el mismo, aumenta o disminuye su calor disipado.

Este arreglo busca que el voltaje medido entre las ramas sea siempre 0 V, variando la corriente por cada rama, lo que es medido por la ECU.

Page 33: Sistema de inyección Jetronic

Sensor de film térmico

En el caso del medidor de masa de aire, el elemento calentado eléctricamente es una película de platino (elemento calentador).

La temperatura del elemento calentador, es registrado por una resistencia que varía con la misma (sensor de flujo).

El voltaje a través del elemento calentador es un medida del flujo de masa de aire. El sensor envía la información a la ECU.

Page 34: Sistema de inyección Jetronic

KE- Jetronic

El KE- Jetronic es un sistema de inyección mecánico-electrónico basado en el K- Jetronic.

Para reforzar el control sobre la mezcla, se refinó el sistema mediante la adición de sensores.

La diferencia principal entre ambos es el control electrónico de la mezcla, que en este sistema se realiza mediante un actuador de presión electrohidráulico.

Page 35: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema KE- Jetronic

Page 36: Sistema de inyección Jetronic

Actuador de presión electrohidráulicoEs un controlador de presión diferencial, que consiste en una placa oscilante (11) que se mueve entre un muelle y un electroimán (13) comandado por la unidad de control.

La placa oscilante obtura más o menos el orificio (12) de llegada de gasolina a las cámaras inferiores.

Esto permite así la optimización de la inyección de combustible y una mejor calidad de los gases de escape.

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Mono-Jetronic

Mono-Jetronic es un sistema de inyección central de baja presión controlado electrónicamente. Se utiliza en motores cuatro cilindros con un único inyector de combustible electromagnético en el múltiple, a diferencia del resto de los sistemas los cuales son multipunto.

Es un sistema más sencillo y barato pero con más pérdidas de combustible, por lo que se utiliza en motores pequeños o de baja potencia.

El componente principal de este sistema (que es el que le da el nombre) es el inyector electromagnético ubicado antes de la mariposa del acelerador.El múltiple se encuentra diseñado cuidadosamente para que la mezcla sea lo más uniforme posible en cada cilindro.

Page 38: Sistema de inyección Jetronic

Esquema del sistema Mono- Jetronic

Page 39: Sistema de inyección Jetronic

Unidad central de inyecciónEl combustible fluye al inyector (1) mediante el pasaje inferior (6), mientras que el pasaje superior (5) funciona como retorno de combustible de baja presión.

El sistema cuenta con un regulador de presión (4) para mantener la presión de inyección.El inyector cuenta con un filtro que limita la apertura del canal de ingreso al mismo, dividiendo el flujo de combustible en dos. La porción no inyectada se hace circular a través del inyector para refrigerarlo.

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Inyector de combustibleLa válvula está instalada en la tapa del cuerpo de la mariposa y pulveriza el combustible sobre la mariposa de aceleración.Los canales (3) y (2) representan el ingreso y el retorno.El inyector cuenta con un solenoide (4) con su respectiva conexión (1).Cuando el solenoide no se encuentra energizado, un resorte asegura que la aguja (6) se encuentre en su asiento y no se inyecta combustible.Al energizar, la aguja se levanta unos 0.06 mm y el combustible puede salir por una abertura anular.La misma cuenta con una punta (7) para atomizar el combustible.Como la presión de inyección es constante, la cantidad de combustible inyectada depende del tiempo de apertura de la válvula.

Page 41: Sistema de inyección Jetronic

Actuador del aceleradorAjusta la posición de la mariposa del acelerador de forma de regular el pasaje de aire. De esta forma se puede configurar la velocidad de ralentí.

Se encuentra operado por un motor DC (1), el cual mueve el eje del actuador (4) mediante un sistema de tornillo sin fin (2) y engranaje helicoidal (3).

Dependiendo de la dirección de rotación (la cual depende de la polaridad), el actuador abre o cierra el acelerador variando el ángulo de la mariposa.

El actuador cuenta con un switch el cual se activa cuando la válvula se cierra, lo que le dice a la ECU que esta en velocidad de moderación.

Page 42: Sistema de inyección Jetronic

Regulador de presión de combustibleEl regulador de presión mantiene siempre una diferencia de presiones entre el ambiente y el suministro de combustible de 100 kPa.

La cámara superior (5) se encuentra conectada al ambiente mediante orificios (1). Dicha cámara cuenta con un resorte helicoidal (4) el cual descansa sobre el diafragma (2).

Una placa móvil (7) está conectada al diafragma mediante el soporte de válvula (3), y se sostiene mediante el resorte.

Cuando la fuerza resultante de la presión del combustible sobre la superficie del diafragma excede la del resorte, la placa móvil se levanta levemente. Esto permite que un poco de combustible retorne al tanque.

La elevación de la placa varía según la cantidad de combustible entregada y la cantidad real requerida.

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Desgaste de inyectores

Page 44: Sistema de inyección Jetronic

Presiones de trabajo de los sistemas de inyección

Page 45: Sistema de inyección Jetronic

Bibliografía- Manual de Automoviles , Manuel Arias-Paz Gaitan- Gasoline Fuel injection K-Jetronic- Gasoline Engine Management - Systems and components- Bosch Fuel Injection System- Sistema de Inyección Electrónica, Bosch