sistemas de inyección de gasolina k-jetronic 10 11 · pdf file• inyección...

Miguel Antonio Centeno Sánchez

SISTEMAS DE INYECCIÓN DE GASOLINA

SISTEMAS DE INYECCIÓN DE GASOLINA

SISTEMAS MECÁNICO Y ELECTROMECÁNICO


22

IES Mateo Alemán, SAM 10/11 - Sistema de inyección mecánica de gasolina K-Jetronic

CarburaciónCarburación

• Dosificación• Homogeneidad• Pulverización

La UCE es laencargada de dosificar la mezcla aire/gasolina.

La UCE es laencargada de dosificar la mezcla aire/gasolina.

La relación aire/gasolina para una correcta combustión se establece en 14,7/1, referidos a kilogramos de ambos componentes, ésta relación se denomina ESTEQUIOMETRICA y es la dosificación ideal. Para alcanzar el máximo rendimiento la relación se establece en 18/1 claramente pobre y para alcanzar la máxima potencia del motor la relación es de 12,5/1, siendo una mezcla rica. En la fase de arranque se establecen dosificaciones que alcanzan valores de 4/1.

La relación aire/gasolina para una correcta combustión se establece en 14,7/1, referidos a kilogramos de ambos componentes, ésta relación se denomina ESTEQUIOMETRICA y es la dosificación ideal. Para alcanzar el máximo rendimiento la relación se establece en 18/1 claramente pobre y para alcanzar la máxima potencia del motor la relación es de 12,5/1, siendo una mezcla rica. En la fase de arranque se establecen dosificaciones que alcanzan valores de 4/1.

El coeficiente de aire, LAMBDA, λ, establece la relación entre la cantidad de aire que aspira el motor y la cantidad de aire que teoricamente debería de entrar, siendo λ = 1 al valor establecido para la relación estequiométrica, es decir cuando la relación aire/gasolina está en 14,7/1. Para λ > 1 indica un exceso de aire, por lo tanto tenemos mezcla pobre y para valores de λ < 1 indica un defecto de aire en la mezcla que corresponde con mezcla rica.

El coeficiente de aire, LAMBDA, λ, establece la relación entre la cantidad de aire que aspira el motor y la cantidad de aire que teoricamente debería de entrar, siendo λ = 1 al valor establecido para la relación estequiométrica, es decir cuando la relación aire/gasolina está en 14,7/1. Para λ > 1 indica un exceso de aire, por lo tanto tenemos mezcla pobre y para valores de λ < 1 indica un defecto de aire en la mezcla que corresponde con mezcla rica.

La homogenización de la mezcla se lleva acabo en el colector de admisión y en la cámara de combustión.

La homogenización de la mezcla se lleva acabo en el colector de admisión y en la cámara de combustión.

Indica que la mezcla en cualquiera de sus puntos tiene la misma composición, es decir, el dosado es el mismo en toda la masa gasificada estableciendo una velocidad del frente de llama progresiva en toda la cámara de combustión, por lo tanto el tiempo de inflamación, entre 1 a 2 ms, lo suponemos constante de cara a diseñar las curvas de avance al encendido.

Indica que la mezcla en cualquiera de sus puntos tiene la misma composición, es decir, el dosado es el mismo en toda la masa gasificada estableciendo una velocidad del frente de llama progresiva en toda la cámara de combustión, por lo tanto el tiempo de inflamación, entre 1 a 2 ms, lo suponemos constante de cara a diseñar las curvas de avance al encendido.

La pulverización se consigue en primer lugar en la tobera de salida del inyector para luego aumentar por el calor irradiado por el colector y los cilindros, completandose en la cámara de combustión por la compresión de la mezcla.

La pulverización se consigue en primer lugar en la tobera de salida del inyector para luego aumentar por el calor irradiado por el colector y los cilindros, completandose en la cámara de combustión por la compresión de la mezcla.

La elevada temperatura en el colector de admisión favorece la formación de burbujas de gasolina, fenomeno conocido como PERCOLACION, dificultando la puesta en marcha del motor en caliente debido al empobrecimiento de la mezcla. También aparece cuando el motor trabaja a ralentí con alta temperatura ambiente, como en los atascos.

La elevada temperatura en el colector de admisión favorece la formación de burbujas de gasolina, fenomeno conocido como PERCOLACION, dificultando la puesta en marcha del motor en caliente debido al empobrecimiento de la mezcla. También aparece cuando el motor trabaja a ralentí con alta temperatura ambiente, como en los atascos.

La gasolina necesita robar para su evaporación, alrededor de unos 20 grados centígrados de la temperatura ambiente, con lo que en determinados elementos puede formarse ESCARCHA al congelarse el vapor de agua contenido en el aire que entra al motor.

La gasolina necesita robar para su evaporación, alrededor de unos 20 grados centígrados de la temperatura ambiente, con lo que en determinados elementos puede formarse ESCARCHA al congelarse el vapor de agua contenido en el aire que entra al motor.


33


1. Preparación de la mezcla1. Preparación de la mezcla

• mezcla aire/combustible ideal:

– 14,7 kg de masa de aire

– 1 kg de masa combustible

• (1L combustible quema 9500 L de aire)

• relación estequiométrica

• adaptación de la mezcla a la carga, al régimen y a los distintos estados de funcionamiento del motor

CARBURACIÓN

INYECCIÓN DE GASOLINA

• menor consumo• mayor potencia

• mejor arranque y fase de calentamiento

• menor contaminación, cumple Euronorma


44


2. Clasificación de los sistemas de inyección2. Clasificación de los sistemas de inyección

Según:1. Donde se efectúa la inyección2. Número de inyectores3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico4. Modo de funcionamiento5. Sistemas controlados por la UCE


55


2.1. Donde se efectúa la inyección2.1. Donde se efectúa la inyección

• Inyección directa, en el interior de la cámara de combustión de modo sincronizado. (Mercedes Benz 300 SL, W198, equipado con sistema de RobertBosch, 1952)

• Inyección indirecta, en colector de admisión.

INYECCIÓN DIRECTA

INYECCIÓN INDIRECTA


66


2.2. Número de inyectores2.2. Número de inyectoresnúmero de inyectores:• inyección monopunto• inyección multipunto

INYECCIÓN MULTIPUNTO INYECCIÓN MONOPUNTO


77


2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico2.3. Número de inyecciones por ciclo termodinámico

número de inyectores:

• inyección continua

• inyección intermitente

INYECCIÓN CONTINUA


88





• inyección intermitente:

• simultánea

INYECCIÓN SIMULTÁNEA


99






• simultánea• semisecuencial

INYECCIÓN SEMISECUENCIAL


1010






• simultánea• semisecuencial• secuencial

INYECCIÓN SECUENCIAL


1111


2.4. Modo de funcionamiento2.4. Modo de funcionamiento

• SPI, Single PointInjection

• Motronic, sistema combinado de inyección y encendido electrónico en una única unidad de mando

• MED, mando electrónico del acelerador o E-gas con inyección directa de gasolina

• Inyección mecánica:Robert Bosch (Mercedes, Aston Martin, Porsche)Kugelfischer (Peugeot 504, BMW 2000tii)Lucas MK II (Triumph TR5 y TR6) K-Jetronic (1973 hasta 1995) (Ferrari, Porsche, Mercedes, VW, Audi, BMW, Ford, Volvo)

• Inyección electro-mecánica:KE-Jetronic (1982)

• Inyección electrónica:D-Jetronic (1967),L-Jetronic (1973), LE2, LE3, LH-Jetronic, Motronic (1979), Mono-Jetronic (SPI) (1987), Mono-Motronic, MED-Motronic, Simos, Magneti-Marelli, Renix, Fenix, Multec, Digifant, EECV, IAW…


1212


2.5. Sistemas controlados por la UCE2.5. Sistemas controlados por la UCE• KE-Jetronic• KE-Motronic• L-Jetronic• Motronic ML4.1• Mono-Jetronic• Mono-Motronic

• Sistemas de inyección combinados: gestión en una sola unidad de mando del encendido y de la inyección de gasolina (Motronic)

• Sistemas inyección no combinados:gestión de los sistemas de encendido y de la inyección de gasolina en unidades de mando diferentes


1313


ejemplo: inyección electrónicaejemplo: inyección electrónica• MED: sistema

Motronic de inyección Directa con acelerador Electrónico

•• MED 7.8 MED 7.8 –– 4040M, sistema MotronicE, acelerador electrónicoD, inyección directa7, séptima generación8, versión de software UCE40, frecuencia en MHzde tratamiento de datos

INYECCIÓN DIRECTA

• MED-Motronic


“K” Y “KE” JETRONIC“K” Y “KE” JETRONIC

El estudio de éstos sistemas solo tiene importancia desde el punto de vista del mantenimiento y la

reparación.K-Jetronic montado entre los años 1973 hasta 1995;KE-Jetronic, montado en 1982, sistema mecánico K

que incorpora unidad electrónica de control.

K = continua (kontinuierlich)


1515


Descripción del sistema K-JetronicDescripción del sistema K-Jetronic

• sistema de inyección sin accionamiento• funcionamiento mecánico-hidráulico • campos que gobierna el sistema:

• alimentación de combustible• medición del caudal de aire• dosificación de combustible

• dosifica el combustible en función del caudal de aire aspirado

• inyecta el combustible de forma continua en el tubo de admisión


1616


Esquema de funcionamiento K-JetronicEsquema de funcionamiento K-Jetronic

electrobomba de combustible

acumulador de combustible filtro de combustible

distribuidor-dosificadorde combustible

válvulas de inyección

filtro de aire

medidor del caudal de aire

mariposa colector de admisión

regulador de la mezcla

cámara de combustión

mezcla

aire

combustible


1717


Esquema de instalación K-Jetronic (1)Esquema de instalación K-Jetronic (1)


1818


Esquema de instalación K-Jetronic (2)Esquema de instalación K-Jetronic (2)

87. bomba de combustible86. filtro de combustible85. acumulador de combustible20. distribuidor-dosificador

80. válvula de inyección21. regulador presión de

combustible


1919


Electrobomba de combustible de la K-JetronicElectrobomba de combustible de la K-JetronicCARACTERÍSTICAS• tensión de utilización:

de 7 V .... a 15 V.• resistencia 0,8 Ω.• presión de utilización :

inferior o igual a 5,8 bares.

• caudal: 540 cc en 15 segundos, a una presión de 3 bares.

• intensidad nominal: inferior o igual a 12 A.

• incorpora válvula limitadora de presión, entre 7 a 8 bares; y válvula de retención.

válvula limitadora de

presión

válvula de retención


2020


Circuito de alimentación eléctrica de la bomba Circuito de alimentación eléctrica de la bomba • electrobomba de

combustible• circuito eléctrico de

seguridad para el funcionamiento de la bomba de combustible

• a: borne 50• b: borne 15


2121


Acumulador de presión de combustible de la K-JetronicAcumulador de presión de combustible de la K-JetronicCARACTERÍSTICAS• Volumen de

acumulación: 40 cm3.• Presión de utilización:

inferior o igual a 5,5 bares.

• Presión residual : 1,2 -2 bares.

• funciones:1.amortiguar los ruidos

de la bomba2.acumular antes de

alcanzar la presión el sistema para que el émbolo de mando descienda por la presión dosificadora

3.mantener la presión después de la parada para favorecer la puesta en marcha en caliente


2222


Filtro de combustible de la K-JetronicFiltro de combustible de la K-JetronicCARACTERÍSTICAS• Presión de utilización :

inferior o igual a 6 bares.

• Volumen del filtro: 0,2 litros.

• Superficie filtrante : 1800 cm2.

• Umbral de filtración: 4 micrones.

• DEBE CAMBIARSE CADA 30 000 km.


2323


Alimentación de combustible, conjuntoAlimentación de combustible, conjunto


2424


Regulador de la presión del sistema de combustibleRegulador de la presión del sistema de combustibleCARACTERÍSTICAS• presión del sistema

entre 450 y 530 kPa• presión motor parado

entre 150 a 240 kPa• presión dosificación

motor caliente entre 345 a 375 kPa

• funciones:1.regular la presión del

sistema2.descender la presión

por debajo de los inyectores en parado

3.estanqueizar el circuito de presión del sistema en parado


2525


Regulador de la p.s. con válvula de empuje adicionalRegulador de la p.s. con válvula de empuje adicionalFUNCIONES1. regular la presión del

sistema2. descender la presión

por debajo de los inyectores en parado

3. estanqueizar el circuito de presión del sistema

4. estanqueizar el circuito de presión dosificadora


2626


Válvula de inyección continua de combustible IVálvula de inyección continua de combustible I• presión apertura 350 a

410 kPa• ninguna fuga permitida

por debajo de 290 kPa• la aguja vibra a alta

frecuencia cuando inyecta, “chirría”

• frecuencia 1500 Hz• pulverizan finamente

el combustible• no tienen función

dosificadora


2727


Válvula de inyección continua de combustible IIVálvula de inyección continua de combustible II• inyección de forma

continua• misión pulverizar

finamente el combustible

• no dosifica• abre por presión• presión de 3,5 bar• aislado del motor por

un anillo tórico


2828


Evolución de la curva de presión del sistema Evolución de la curva de presión del sistema PUNTOS:1. presión del sistema,

en el momento de la parada del motor térmico

2. presión de cierre del regulador de presión

3. presión del acumulador de combustible, por debajo de la presión de apertura de los inyectores

4. presión de apertura de las válvulas de inyección


2929


Circuito de combustible K-Jetronic (MB)Circuito de combustible K-Jetronic (MB)


3030


Dosificación de combustible en la K-JetronicDosificación de combustible en la K-Jetronic

regulador de la mezcla

distribuidor-dosificadorde combustible

medidor del caudal de aire


3131


Medidor de caudal de aire o sonda volumétrica de aire Medidor de caudal de aire o sonda volumétrica de aire • de flujo ascendenteComponentes:1. embudo de aire2. plato-sonda, cuerpo

en flotación3. sección de descarga4. tornillo ajuste de CO5. punto de giro, eje6. palanca con

contrapeso7. resorte de lámina8. émbolo de mando

Posiciones:a) posición de reposo,

motor paradob) motor en marcha

8


3232


Sonda volumétrica de aire de flujo descendente Sonda volumétrica de aire de flujo descendente Componentes:1. embudo de aire2. plato-sonda, cuerpo

en flotación3. sección de descarga4. tornillo ajuste de CO5. punto de giro, eje6. palanca con

contrapeso7. émbolo de mando8. contacto de

seguridad para la puesta en marcha de la bomba decombustible

1

2

3 4

5 6

78


3333


Cuerpo del medidor de caudal de aireCuerpo del medidor de caudal de aire


3434


Cono difusor del medidor de caudal de aireCono difusor del medidor de caudal de aire

• Cono divergente• Los escalones con diferentes pendientes

establecen relaciones aire/gasolina en función de la carga

• Cada cono difusor de aire está finamente adaptado a las características del motor

¿Cuál empobrece la mezcla y cuál la enriquece?

12

ralentí

carga parcial

plena carga


3535


Medidor de caudal y distribuidor-dosificadorMedidor de caudal y distribuidor-dosificador

a. zona de ralentíb. en carga parcialc. a plena carga

12. émbolo de mando10. regulador de presiónB. válvulas de presión diferencial

5. contrapeso7. tornillo de ajuste de CO


3636


Émbolo de mando y camisa con lumbrerasÉmbolo de mando y camisa con lumbreras

27. émbolo de mando28. camisa con lumbreras29. estrangulador o lumbrera de control de 0,2 mm de ancho por 5 mm de altura


3737


Cámara cilíndrica de lumbreras con émbolo de control Cámara cilíndrica de lumbreras con émbolo de control

a. posición de reposob. carga parcialc. plena carga

1. presión de mando2. émbolo de mando3. lumbrera

4. borde de control5. entrada de combustible6. camisa


3838


Presión de control y válvulas de presión diferencial Presión de control y válvulas de presión diferencial 1. presión de control2. estrangulador de

amortiguación3. tubería al regulador de

fase de calentamiento4. estrangulador de

desacoplo5. presión de

alimentación o sistema6. fuerza del aire sobre el

plato sonda7. émbolo de mando• mantienen constante la

diferencia de presión entre la cámara inferior y la cámara superior independiente del caudal de combustible

• presión diferencial es de 0,1 bar7


3939


Válvulas de presión diferencial Válvulas de presión diferencial 27. émbolo de mando28. cámara cilíndrica

con lumbreras29. estrangulador de

control30. estrangulador de

amortiguación31. válvula de presión

diferencial32. cámara superior33. cámara inferior34. membrana metálica35. resorte de

compresión36. orificio estranguladorpresión cámara superior,

0,1 bar menor que sistema

presión del sistema

presión de control

presión de inyección


4040


Aumento de caudal por el estrangulador Aumento de caudal por el estrangulador • émbolo de mando

asciende• aumenta la sección de

los estranguladores • aumento de caudal a la

cámara superior• aumenta la presión en

la cámara superior abombando hacia abajo la membrana, presión diferencial menor de 0,1 bar

• mayor sección del orificio de salida al inyector

• se reduce la presión en la cámara superior hasta un equilibrio de la membrana

• la membrana permanece más abierta


4141


Disminución de caudal por el estrangulador Disminución de caudal por el estrangulador • émbolo de mando

desciende• disminuye la sección

de los estranguladores • disminuye el caudal a

la cámara superior• se reduce la presión en

la cámara superior, presión diferencial se hace mayor de 0,1 bar

• disminuye la sección del orificio de salida al inyector hasta un nuevo equilibrio de la membrana

• la membrana permanece más cerrada


4242


Formación de la mezcla Formación de la mezcla • inyección delante de

la válvula de admisión

• formación de la mezcla en el colector de admisión y en el interior del cilindro

• inyección continua• inyector con baño de

aire, mejora la emisión de CO a ralentí


4343


Adaptación básica de la mezcla Adaptación básica de la mezcla • adaptación básica

de la mezcla a ralentí, carga parcial y plena carga se realiza en el embudo de aire

• ejemplo de conicidad del embudo de aire y el desplazamiento del plato:a. forma básica,

mezcla λ = 1b. cono más

cerradoc. cono más

abierto


4444


Adaptación básica de la mezcla Adaptación básica de la mezcla • adaptación básica

de la mezcla en el embudo de aire:1. plena carga,

mezcla rica2. carga parcial,

mezcla pobre3. ralentí, mezcla

rica


4545


Adaptación a los estados de servicio Adaptación a los estados de servicio

• arranque en frío• post-arranque• fase de calentamiento• fase de ralentí• fase de carga parcial• fase de plena carga• fase de aceleración• fase de desaceleración• fase de marcha por inercia


4646


Arranque en frío, enriquecimiento Arranque en frío, enriquecimiento • enriquecimiento

durante el arranque en frío dependiendo de la temperatura

• mediante el inyector y el interruptor térmico de tiempo

• inyector de arranque en frío, electromagnético, salida del combustible de forma tangencial

• interruptor térmico de tiempo, bimetal que pone a masa la bobina del inyector de arranque en frío por un tiempo limitado en función de la temperatura

• sólo funciona durante la fase de arranque


4747


Interruptor térmico de tiempo Interruptor térmico de tiempo A. inyector de arranque

en fríoB. interruptor térmico

de tiempo3a. resistencia e

calentamiento rápido, funciona con los contactos cerrados

3b. resistencia de calentamiento continuo, mantiene los contactos abiertos una vez alcanzada la temperatura de funcionamiento

G. borne 3 del conector W. borne 2 del conector

GW

modelo con doble resistencia

modelo conuna sola

resistencia

esquema eléctrico


4848


Diagrama interruptor térmico de tiempoDiagrama interruptor térmico de tiempoA.tiempo de conexión en segundosB.temperatura del motor en grados centígrados

Ejemplo:18º C/8 segindica que a -20º C el tiempo de conexión es de 8 segundos y que una temperatura de +18º C el tiempo de conexión es de 0 segundos.

35º C/8 seg


4949


Diagrama interruptor térmico de tiempo Diagrama interruptor térmico de tiempo • ordenadas: tiempo

de conexión en segundos

• abscisas: temperatura del motor en grados centígrados

• tiempo de funcionamiento para una temperatura de - 20°C bajo 10 V : 8 ± 2,5 segundos.

modelo 35º C/ 8 seg


5050


Enriquecimiento fase de calentamiento Enriquecimiento fase de calentamiento • regulador de fase de

calentamiento, modifica la presión sobre el émbolo de mando en función de la temperatura del motor, calefactado por resistencia y calentado por el motor.


5151


Enriquecimiento fase de calentamientoEnriquecimiento fase de calentamiento

a. motor frío, BAJA PRESIÓN DE MANDO; 0,5 barb. motor caliente, ALTA PRESIÓN DE MANDO; 3,5 bar


5252


Evolución de la presión de mandoEvolución de la presión de mando

• a 10ºC la presión de mando está entre 0,5 bar a 0,9 bar

• a 40ºC la presión de mando ha variado entre 1,7 bar hasta 2,1 bar


5353


Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional IEstabilización del ralentí, válvula de aire adicional I

• en bypass con la válvula de mariposa

• tiempo medio de regulación a 20°C: 2 minutos.


5454


Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional IIEstabilización del ralentí, válvula de aire adicional II


• tiempo medio de regulación a 20°C: 2 minutos.


5555


Estabilización del ralentí, válvula de aire adicional IIIEstabilización del ralentí, válvula de aire adicional III



5656


Enriquecimiento a plena carga IEnriquecimiento a plena carga I

• regulador con dos cámaras aisladas independientes

• dos muelles de presión

• conexión con el vacío de colector

• conexión con la atmósfera


5757


Enriquecimiento a plena carga IIEnriquecimiento a plena carga II

• asiento del muelle interno móvil

• asiento unido con la membrana que separa las dos cámaras


5858


Enriquecimiento a plena carga IIIEnriquecimiento a plena carga III• dependencia de la

presión de mando de la carga del motor


5959


Enriquecimiento a plena carga IVEnriquecimiento a plena carga IV

• funcionamiento del regulador de fase de calentamiento con enriquecimiento de plena carga

A B

C


6060


Fase de aceleraciónFase de aceleración

• respuesta ante la apertura rápida de la mariposa:

1. diagrama válvula de mariposa

2. movimiento del plato sonda

3. régimen del motor

1

2

3


6161


Sistema K-JetronicSistema K-Jetronic

87. bomba de combustible86. filtro de combustible85. acumulador de combustible20. distribuidor-dosificador

80. válvula de inyección21. regulador presión de

combustible


6262


Diagrama del circuito eléctrico IDiagrama del circuito eléctrico I


6363


Diagrama del circuito eléctrico IIDiagrama del circuito eléctrico II


6464


Ajustes dinámicos de la K-JetronicAjustes dinámicos de la K-Jetronic

• ajustes del CO y del régimen de ralentí


6565


Ensayos de presión sobre la K-Jetronic (1)Ensayos de presión sobre la K-Jetronic (1)

• medición de la presión de …


6666





6767





6868


final del temade la K-Jetronic

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