Se trata de un sistema de inyección electrónica de alta presión diseñado para motores de inyección directa diésel, se caracteriza por:

- Presiones de inyección elevadas, más de 1000 bares hasta 2300 en últimas versiones.

- Posibilidad de modular la presión (desde 150 bares hasta el máximo) independientemente de la carga y velocidad del motor.

- Capacidad de funcionar a regímenes altos de hasta 6000 RPM.

- Precisión de mando sobre la inyección en avance y tiempo (para preinyecciones y postinyecciones).

- Reducción de consumos, emisiones y ruido.

Existen las variantes unijet y multijet (Grupo FIAT) aplicadas al resto de fabricantes donde unijet sólo permite hacer hasta dos inyecciones, mientras que el multijet puede hacer hasta 5 inyecciones reduciendo más ruido, y teniendo mejores características de consumo con menos contaminación.

Partes del sistema common rail.

• Depósito.
• Válvula antiretorno.
• Válvula de seguridad de sobrepresión (en depósito).
• Bomba de baja presión.
• Resistencia calefactora de gasoil (opcional).
• Filtro de combustible.
• Enfriador de combustible.
• Bomba de alta.
• Regulador de alta presión.
• Rail común.
• Sensores de presión y temperatura de combustible (en raíl o en bomba).
• Sensor de alta presión de raíl.
• Inyectores.

Las exigencias cada vez más insistentes en materia anticontaminación, redución de consumos, costes de mantenimiento, mayor fiabilidad, más potencia, han hecho que sea necesario integrar una gestión electrónica que añade las siguientes mejoras a las gestiones mecánicas:

-Regulación precisa del régimen de ralentí.

-Regulación óptima del régimen máximo tanto en vacío como con carga.

-Gestión completa del comienzo de inyección con corrección automática.

-Gestión más precisa en el reciclaje de gases de escape.

-Un control permanente de la presión de sobrealimentación.

Para ello, la UCE necesita gestionar informaciones de diferentes sensores (ver cuadro sinóptico). En el caso de una bomba rotativa VE, es necesario obligatoriamente controlar el momento de inyección y el caudal inyectado por medio de dos señales básicas, la posición del acelerador y el sensor de RPM.

Los actuadores necesarios para llevar a cabo el cálculo del caudal y dar el comienzo de inyección son un motor eléctrico que ajusta la corredera y el caudal; y una electroválvula que da el momento exacto de comienzo de inyección.

Bomba.

Están basadas en una VE mecánica pero con las modificaciones indicadas previamente en la gestión de la cantidad y el momento de inyección. La presión de inyección está en unos 800 bares por lo que se intuye que la aplicación es en inyección directa. Se garantiza un ajuste exacto de combustible para todos los regímenes con corrección usando una posición memorizada en la corredera de regulación y usando la temperatura de combustible medidad por una sonda NTC. Inyectores Realizan la inyección en dos etapas para reducir emisiones y ruido. Una preinyección es da para aumentar la presión y por tanto la temperatura, facilitando la ignición de la inyección principal. El funcionamiento del inyector es autónomo y no se gestiona electrónicamente. Al someter el inyector a una presión la aguja se levanta y comprime al muelle primario haciendo que expulse gasoil a 120 bares (preinyección). Al seguir aumentando la presión, se vence la resistencia del segundo muelle y el combustible sale a 600 bares (inyección principal).

Sensores.

Transmisor de inicio de inyección (carrera de aguja). Registra el momento en el que comienza la apertura del inyector en uno de los cilindros (3º en VAG) siendo este valor marcado e idéntico para los cilindros restantes. El trasmisor costa de una bobina magnética alimentada a 30 mA desde la UCE, generando un campo magnético el cual se altera cuando se levanta la aguja por la presión, induciendo una tensión pico interpretada por la UCE como inicio de inyección (ver gráfica).

Transmisor de posición de la corredera de regulación. Capta el ángulo de rotación del árbol excéntrico en forma de tensión traspasándolo a la UCE que regula la posición de la corredera de regulación dando una cantidad de gasoil determinada para cada situación (ver gráfica). Este sensor está situado en un compartimento superior de la bomba. Consta de dos captadores inductivos activos para respuesta rápida, uno fijo y otro móvil. Las bobinas se alimentan con tensión alterna a 5V y 10 Khz de frecuencia. Al moverse la segunda bobina creando un campo magnético varía la tensión que es el que usa la UCE para variar la cantidad de combustible.

Transmisor de posición del pedal del acelerador. Consigue saber la posición del acelerador por medio de un potenciómetro (doble opcional) que transmite esta posición en un valor de tensión.

Transmisor de temperatura de combustible. Indica la temperatura de combustible a la UCE por medio de una NTC en el cuerpo de la boma. Este sensor se puede usar como backup del de temperatura motor. La UCE consigue así corregir la cantidad de inyección en función de la masa de combustible.

Son las sucesoras de las bombas en línea y se caracterizan por distribuir desde la bomba el gasoil a todos los cilindros por medio de un distribuidor rotativo. Las ventajas de la bomba rotativa frente a la lineal son:

-Mayor velocidad de rotación.

-Menor peso y volumen.

-Más baratas.

-Mayor exactitud de caudal de inyección para cada cilindro.

-Mecanismos de adaptación integrados.

-Sirven tanto para inyección directa como indirecta.

Como pega, no son viables para motores de más de 6 cilindros, por lo que se montan en turismos, tractores, algún camión, y motores estacionarios. La forma de generar presión de inyección (180 bar indirecta, hasta 900 bar en directa) es mediante el movimiento longitudinal de un pistón que distribuye el combustible al mismo tiempo girando sobre si mismo (movimiento axial y radial conjunto).

La bomba se divide en (ver foto):

-Bomba de alimentación.

-Bomba de alta presión con elemento distribuidor generador de presión.

-Regulador mecánico de velocidad. -Dispositivo de parada. -Variador de avance de inyección hidráulico.

Bomba de alimentación de combustible.

Aspira combustible y lo lleva al interior de la bomba. La cantidad de combustible aspirada siempre se superior a la necesitada y varía en función de las RPM. Esta bomba se subdivide a su vez en dos partes, el circuito de baja y el de alta.

En el circuito de baja, el combustible es aspirado del depósito de combustible por medio de una bomba de aletas en un eje que envía el combustible a la bomba de inyección. La válvula de control de presión es la que se encarga de vigilar y ajustar la presión en función de las vueltas; también devuelve parte del gasoil no usado de vuelta al depósito, función que se amplía más en el estrangulador de rebose.

En el circuito de alta presión, se comprime el gasoil y se distribuye en el orden correspondiente a los inyectores. Esto es posible gracias al émbolo distribuidor que recibe el movimiento radial por medio de un eje. El émbolo está unido a un plato de levas que acciona el pistón distribuidor, el tiempo de inyección así como la presión vienen determinados por cuanto tiempo pase la elevación y el tiempo de paso de la excéntrica. El PMS de la bomba es alcanzado por las levas mientras el PMI se retorna mediante unos muelles antágonos.

Dosificación de combustible.

Consta de varias carreras suscesivas. Primero el pistón distribuidor pasa de PMI a PMS y retorna una parte de giros inversa al número de cilindros, en el caso de un 4L, un cuarto de giro más.

Fase de entrada de combustible. El combustible entra en el circuito de alta con el émbolo en PMI. Los conductos de salida hacia los inyectores están cerrados.

Fase de alimentación. Al subir el émbolo de PMI a PMS tapona la entrada de combustible y crea una presión. Como el émbolo gira a la par que sube, la ranura de distribuición coincide con el orificio de la cabeza distribuidora que manda el gasoil a los inyectores (se abren).

Fin de alimentación. La alta presión cae bruscamente al abrirse el orificio de descarga y se cierran los inyectores. Fase de entrada de combustible (2). Al volver a PMI e ir girando a la vez, el orificio de entrada queda de nuevo visible entrando más combustible. Cuando el gasoil sale a presión de la bomba, antes de pasar por los inyectores pasa por una válvula de impulsión que hace de antirretorno entre el circuito de alta presión y el émbolo distribuidor.

Al finalizar la fase de alimentación vacía la tubería de inyección para que no provoque un cierre estanco. Durante la fase de alimentación la presión hace que la válvula se impulse de su asiento haciendo pasar el combustible hasta la tubería de inyección. Al parar la alimentación la presión no es suficiente y la válvula vuelve a su sitio.

Hace una noche cojonuda (Taken with instagram)

Dispositivos para el control de emisiones de escape

El convertidor catalítico

Es un reactor químico que tiene la misión de reducir las sustancias contaminantes mediante la catálisis (reacciones de conversión) que tienen los gases en contacto con los metales preciosos.
Está situado en un tramo del tubo de escape próximo al motor para mantener una temperatura elevada, ya que en funcionamiento oscila entre 300ºC y 800ºC, por debajo no cataliza. Fabricantes como BMW introdujeron hace tiempo un sistema de precalentamiento de catalizador para poder ser cualificados como vehículos de bajas emisiones en anteriores versiones de normativas anticontaminación. Otra solución radica en colocar un precatalizador cerca de los colectores de escape para calentar antes y empezar a depurar en menor tiempo. Temperaturas por encima de 800ºC favorecen un enevejecimiento prematuro de los metales preciosos y la cerámica.
El interior del catalizador está estructurado por un soporte cerámico de forma cilíndrica de múltiples celdas (70 celdas por cm2 aprox.). La superficie está impregnada de resina donde están alojados el platino, paladio y rodio (metales preciosos) que intervienen en la oxidación y reducción de los gases contaminantes principales, el CO, los HC y el NOx; transformándoles parcialmente en elementos inócuos no contaminantes CO2, H20 y N2; siempre y cuando se trabaje cerca de la ventana lambda.

Clasificación de catalizadores

-Según el material usado

-Cerámico: Consta de un monolito cerámico fijado a una carcasa de chapa. Tiene bastantes inconvenientes como su debilidad/fragilidad ante un golpe fuerte, efectos de contrapresión o taponamiento de los gases de escape si el monolito está deteriorado, y por último la fusión si se somete a temperaturas extremas.

-Metálico: Consta de láminas enrolladas en espiral donde se sitúan los metales preciosos. Es más resistente que el anterior pero sigue teniendo el problema de la contrapresión. Es usado bastante en aplicaciones de precatalizador, ya que como catalizador principal tiene también la desventaja de ser más caro que el cerámico.

*Washcoat: Capa de óxido de aluminio dentro del catalizador que recubre al monolito (cerámico y metálico) que aumenta bastante su superficie eficaz. Encima de esta capa van colocados los metales preciosos.

-Metálico de flujo radial: Usa el efecto venturi y soluciona el problema de la contrapresión.

-Substrado modular metálico: Mejora el rendimiento más que su predecesor de flujo radial y el efecto venturi es mucho mejor, lo que equivale a una incluso menor contrapresión. Dentro tiene aleaciones especiales que le hacen más resistentes al problema de la fusión, sus paredes también son más finas (por ser de metal y no cerámico), y tiene un mayor número de celdas por cm. Otras ventajas son un menor volumen para una misma eficacia, menor tiempo de calentamiento, mejor conductor térmico, mayor superficie eficaz, etc.

-Según el combustible

-Gasolina: La UCE debe ajustar la mezcla para que lambda sea 1, para una correcta depuración.

-Diésel: No se necesita regular el contenido de oxígeno porque se trabaja con exceso de O2, por lo que no hay sondas lambda. Existe un catalizador de oxidación similar al de 3 vías de gasolina, para depurar componentes oxidables como los HC y el CO. Los NOx se reducen por otra vías como la recirculación de gases de escape.

-Número de gases de escape

-Dos vías por oxidación: Sólo puede oxidar, así que sólo trabaja con dos componentes que son los HC, y el CO pasándolos a CO2 y H20. No pueden reducir los NOx. Están anticuados para vehículos gasolina, se usan en vehículos diésel con exceso de aire.

-Tres vías con toma de aire (americanos): Cataliza el CO, los HC y los NOx. En una primera etapa acaba con los NOx y en una segunda etapa actúa como uno de dos vías.

-Tres vías con bucle cerrado: Mediante reacciones químicas de oxidación y reducción es capaz de eliminar simultáneamente el CO, los HC y el NOx a la vez. Para ello, la mezcla debe ser estequiométrica o muy cercana, con una adecuada regulación lambda. Los NOx se separan en CO2 y N2, mientras que el CO pasa a CO2 y los HC a H20 en vapor de agua.

-Acumulador de NOx: Trabaja como catalizador de 3 vías y adicionalmente detiene los NOx gracias a un compuesto añadido en la estructura de metales preciosos. Tiene un sensor de NOx que actúa como sonda lambda informando a la UCE de la cantidad de NOx presentes en el acumulador.

Se puede deducir por tanto que para que un catalizador funcione correctamente, cuanto más cerca de los colectores de escape, mejor eficiencia. Las reacciones de los catalizadores son exotérmicas y por tanto su calor se localizará en la parte posterior de los mismos.

Diagnosis de catalizadores y mantenimiento

Entre otros:

-Envenenamiento: Son daños permanentes en el catalizador que lo dejan inutilizado permantentemente. El más común es el plomo, que tapona los metales preciosos dejando de funcionar una vez se solidifica. Otros envenenamientos comunes son por aditivos en gasolinas o aceites que lo van dañando paulatinamente. Se puede tratar de des-envenenar sometiendo al vehículo a regímenes y cargas altas para calentar el catalizador e intentar “derretir” la materia maligna pero si el daño es grande la solución es la sutitución.

-Obstrucción: Bien en silenciador o catalizador, se produce por un exceso de partículas en un motor que funcione mal consumiendo por ejemplo aceite. Antes de sustituir es preciso encontrar el fallo ya que sino el nuevo catalizador tendrá el mismo destino.

-Rotura por impacto: Inspección visual en su periferia para ver si ha sido golpeado por la parte baja.

-Fusión del monolito: Un malfuncionamiento del motor ha dejado pasar combustible sin quemar al catalizador quemándose dentro del mismo y aumentando la temperatura de trabajo excesivamente derritieno el monolito. Subsanar avería antes de sustituir catalizador.

-Encendido en mal estado: Si hay malas combustiones, puede pasar combustible sin quemar, y ocurrir una fusión del monolito a largo plazo.

Para el mantenimiento del catalizador es esencial revisar el nivel de aceite y comprobar que no supere el litro a los 1000 Km. Nunca usar gasolina con plomo, no arrancar el vehículo a empujón porque la gasolina no llega a quemarse; evitar el uso de aditivos de mala calidad, y verificar el encendido periódicamente.
Un síntoma común en un catalizador roto, es la falta de potencia en altas revoluciones así como una aceleración deficiente. A su vez, si escuchamos ruidos extraños en la línea de escape, es un indicador de sospecha.

Sistema de ventilación del depósito de combustible “Charcoal Canister”

La gasolina es un combustible muy volátil que emite vapores a temperatura ambiente, los cuales son mayores conforme la temperatura ambiente aumente. Los vapores son nocivos y no se deben verter a la atmósfera. La misión del canister es retener estos vapores provenientes del sistema de alimentación y del depósito cuando el motor está parado usando un filtro de carbón activo dentro de un recipiente que los absorbe, para posteriormente verterlos al depósito o al sistema de alimentación. Una electroválvula es la que comanda la salida de la gasolina del canister a la alimentación. Así mismo se dispone de dos válvulas adicionales para sobrepresión y en evento de vuelco. La UCE comanda la electroválvula del canister, dejando pasar la gasolina cuando el motor está caliente en función de una señal Dwell. Con el motor en frío no se deja pasar gasolina, ya que la mezcla de por si es muy rica y no conviene meter más gasolina.

-Diagnosis del canister.

Comprobar circuito neumático, tuberías, etc. Seguidamente comprobar las válvulas de sobrepresión y aireación desconectando las tuberías y creando un vacío. A continuación, revisar la electroválvula de accionamiento desconectando y midiendo resistencias. Posteriormente revisar tensión de alimentación, esta vez con el conector conectado, tiene que ser de 12 V. Por último, revisar el cableado del relé alimentado a positivo y la electroválvula a negativo.

Diagnosis de a bordo europea EOBD

Sistema de diagnosis incorporado en la unidad de control motor que vigila sistemas relacionados con la anticontaminación y su aumento no deseado. Registra fallos y los memoriza informando al conductor mediante el testigo MIL en caso de una avería grave o que necesite que se pare inmediatamente. El sistema está estandarizado y es prácticamente idéntico al OBDII, por lo que los conectores son iguales, los códigos de avería son los mismos, etc.
Obligatorio en vehículos gasolina de 2001 en adelante, y en diésel de 2004 en adelante.
Parámetros vigilados en vehículos gasolina:

-Catalizador.
-Sonda lambda, correcto funcionamiento, pruebas de tensión.
-Sistema de aire secundario.
-Sistema Canister.
-Diagnóstico de fugas por presión.
-Sistema de alimentación de combustible.
-Fallos de encendido y combustión.
-Funcionamiento de la red CAN.
-Verificación de la gestión motor.
-Control de sobrepresión en turbos.
-Control de todos los sensores y actuadores que intervienen en el sistema de alimentación.

Dispositivos para el control de emisiones de escape

Tratamiento de gases de escape

Tiene como finalidad reducir todavía más la cantidad de contaminantes a la atmósfera, usando principalmente tres sistemas.

-Reduciendo temperatura y presión con un sitema de recirculación de gases a admisión (EGR). Si es refrigerado, aumentará su eficiencia.
-Con inyecciones de aire secundario en el colector de escape, los contaminantes se oxidan más rápido (HC y CO).
-Uso de sondas lambdas y catalizadores que con reacciones químicas oxiden los contaminantes principales.

EGR

Recircula gases de escape al colector de admisión que los mezcla a su vez con aire nuevo. Reduce NOx al disminuir el consumo de oxígeno y provoca un descenso de la temperatura y presión en la fase de combustión. La UCE comanda a la EGR en función de diversos parámetros como son:

-Carga y régimen del motor.
-Caudal de combustible inyectado.
-Caudal de aire aspirado.
-Temperatura del motor.
-Presión atmosférica (a elevadas alturas no funciona bien).

Existen excepciones bajo las cuales la UCE no dejará que la EGR actúe, entre otras cosas para no disminuir el rendimiento del motor:

-Plena carga.
-Ralentí.
-Deceleraciónes.
-Temperatura del refrigerante inferior a 35ºC.

El calculador de inyección es el encargado de activar la válvula recirculadora. Esta válvula puede ser neumática o eléctrica.

-EGR neumática:

Accionadas por vacío, cada vez que hay depresión y actúa sobre la membrana, ésta acciona una varilla que empuja a la válvula venciendo la presión del muelle.
Es necesario controlar la depresión que actúa sobre la válvula EGR, mediante una electroválvula comandada por la UCE en función de una señal Dwell.

-EGR eléctrica:

No necesitan un vacío para funcionar, lo hacen independientemente por medio de un solenoide receptor de señales de la UCE para que permita abrir o cerrar la recirculación de gases teniendo en cuenta los parámetros ya mencionados y los estados prohibidos. Adicionalmente, se dispone de un potenciómetro que informa a la UCE de la posición actual de la válvula comparándola con la posición que se requiere para el estado actual del motor. La válvula EGR se abre cuando el motor alcanza 35ºC, y a partir de hay el potenciómetro es el que realiza las labores de apertura, cierre comandada por la UCE.

Inyección de aire secundario

En la fase de arranque en frío y posteriormente, el motor necesita mezclas ricas con la finalidad de garantizar un régimen correcto. Estas mezclas ricas provocan que muchos HC no se quemen correctamente y que salgan a la atmósfera en momentos donde el catalizador ni siquiera los puede neutralizar al no encontrarse en caliente. Para ello, se inyecta aire fresco después de las válvulas de escape, con la finalidad de oxidar los CO y HC activando una postcombustión y haciendo que el catalizador coga temperatura más rápido.
El sistema consta de una válvula electroneumática comandada por la UCE de tipo unidireccional para evitar que los gases de escape puedan alcanzar el filtro del aire o la bomba de inyección de aire. La UCE se encarga de abrir esta válvula en la fase de calentamiento (15ºC a 33ºC) durante un intervalo de 100 segundos aproximadamente. Un relé es el encargado de accionar la bomba de inyección, que chupa aire desde el filtro de aire y se le abre paso por medio de una válvula combinada neumática.

Sonda lambda

También llamado sensor de oxígeno, es un componente electroquímico que se encarga de la auto regulación correcta de la relación aire-combustible para intentar conseguir siempre una mezcla estequiométrica. Para ello, mide el contenido residual de oxígeno en el escape determinando si la mezcla es rica o pobre, y enviando esta información a la UCE para que realice correcciones y que lambda esté lo más próxima a 1, relación ya estequiométrica; y que el motor sea capaz de desplegar su potencia y valores preescritos en normativas anticontaminación.
Además, la relación aire combustible es importante también para el funcionamiento del catalizador, ya que sólo así será capaz de neutralizar el CO, los HC y el NOx. Conocido también como ventana lambda, es el margen que tiene el catalizador para actuar lo más eficientemente posible.
El funcionamiento de la sonda está basado en la conductividad eléctrica de una cerámica especial en presencia de oxígeno y a altas temperaturas, razón por la cual, la sonda lambda no funciona en frío. Actualmente se suelen usar dos sondas, una antes del catalizador (control) y otra después del catalizador a modo de diagnóstico anticontaminación en caso de malfuncionamiento de la de control.

Tipos de sondas lambda

Existen de varios tipos, sondas calefactadas para alcanzar su modo de operación antes, sondas por generación de tensión, sondas por cambios de resistencia, sondas de banda ancha (inyección directa), sondas a saltos (circonio y titanio), etc.

-A saltos: Sólo son capaces de saber si la mezcla es rica o pobre pero no cuánto. Son las de circonio y titanio en versión calefactada y sin calefactar.

-Banda ancha: Muy precisas, permitan saber exactamente la composición de los gases incluso muy por encima o debajo de la mezcla estequiométrica, razón por la que son usadas en inyección directa.

-Circonio: Usan un elemento cerámico especial que reacciona en presencia de oxígeno y genera una tensión. La cerámica es porosa, para que los gases de escape penetren bien. Tienen estrato de platino externamente para que las hagan permeable a los gases en sus electrodos. El lado externo por tanto está en contacto directo con los gases y el interno con el aire exterior. Necesita estar al menos a 300ºC para funcionar. En mezclas pobres envía una señal de 100mV y en mezclas ricas 900 mV. Para relaciones estequiométricas, el valor es de 450 mV. Pueden estar o no calefactadas, diferenciándose por el número de cables, siempre blancos.

-Dióxido de titanio: Esta sonda se diferencia de la de circonio en que varía en resistencia que depende de la concentración de oxígeno en el escape. El funcionamiento es idéntico a las de circonio, pero están garantizadas para un uso más exigente, son más rápidas, son más compactas, están más protegidas, y soportan temperaturas más altas por lo que también alcanzan una temperatura de funcionamiento antes. La UCE envía una tensión de referencia 450 mV para una mezcla perfecta, y según varíe la resistencia interna habrá una caida de tensión o no interpretando esto para corregir. Mezcla pobre equivale a resistencia alta y viceversa.

-Banda ancha: Envían una señal a la UCE proporcional al contenido residual de oxígeno en el escape. Esta señal oscila tan rápido que sus incrementos son casi lineales, de hay su precisión. Se diferencia de las anteriores porque en este caso varía la intensidad (mA) y no la tensión. Como ventajas destacar su máxima precisión y fiabilidad, tiempo de respuesta mínimo, no necesitan aire externo, alcanzan rápido su operabilidad al ser muy compactas. Su aplicación práctica más usada es en inyección directa de gasolina beneficiándose de bajos consumos y emisiones.
Estas sondas constan de dos partes, la célula de medición, y la célula bomba. La relación de la mezcla está directamente relacionada al consumo en intensidad que consume la célula bomba, determinando así el valor de lambda. En mezclas pobres, la célula de medición tiende irse a 0 V, la UCE intenta mantener 450 mV de alimentación, interpretando el consumo de intensidad en el proceso intermedio. En mezclas ricas, la célula de medición sube hasta 1 V. La UCE invierte la polaridad para intentar mantener 450 mV teniendo como consecuencia otro consumo de intensidad.

-Sondas NOx: Situadas detrás del catalizador. Determinan el contenido de gases NOx y O2 en el escape, transmitiendo señales a la UCE. Es un complemento a la diagnosis del catalizador, usado en algunas configuraciones de inyección directa con dos sondas lambda y una sonda NOx.

Mantenimiento y diagnosis de sondas lambda

Es recomendable inspeccionar el componente en intervalos regulares (30k Km.) ya que una sonda en mal estado puede provocar aumentos de combustible y envejecimiento prematuro del catalizador, así como no pasar pruebas anuales de MOT/ITV en medición de gases. Algunas causas de esto pueden ser la humedad, vibraciones, el envenenamiento, la corrosión, cables quemados por el escape, sellados o juntas defectuosos, etc. Las averías pueden resultar en depósitos de plomo en la sonda, por usar gasolinas anticuadas, depósitos de carbón por mezclas ricas o el calefactor en mal estado; y contaminación por aceite por usar aditivos en gasolina o aceites.

Proceso de combustión en un motor de ciclo otto.

En un motor gasolina se produce una combustión a consecuencia de una reacción química entre la gasolina y el oxígeno. En una combustión perfecta (teórica) se dan todo el rato mezclas estequiométricas, (14,7 g de aire por 1 g de combustible) que dan como resultado agentes no contaminantes como son CO2, H20 y N2. Sin embargo, esto casi nunca es así por lo que también surgen otros elementos si contaminantes como son el CO, los HC y los NOX.
Consideramos siempre que el aire está constituido por un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de otros gases como hidrógeno o argón. Todos estos gases se les denomina inertes

Las razones por las que no se pueden dar combustiones perfectas son:
-Las exigencias de prestaciones del motor y su campo de empleo haciendo que las combustiones tengan falta o exceso de oxígeno.
-A altas RPM no hay tiempo para completar las reacciones químicas.
-A elevadas temperaturas y con exceso de oxígeno aparecen los NOx que disminuyen el oxígeno para completar la combustión.

Mezclas

La riqueza de la mezcla es la relación entre el dosificado de combustible en circunstancias reales y la relación estequiométrica. Se expresa mediante el factor lambda.

-Mezcla estequiométrica: 1 gr. de combustible por 14,7 gr. de aire. Lambda = 1
-Mezcla rica: Hay poco oxígeno y mucho combustible. La máxima potencia se da con valores entre 12 y 13 gr. de aire. Lambda 1.

Aún habiendo mezclas estequiométricas, hay agentes contaminantes que escapan, por lo que se hace necesario el uso de un catalizador que los anule cuando se trabaje en ventana lambda.

Los principales gases son todos contaminantes:

-Monóxido de carbono: Incoloro, inodoro, explosico e incluso mortal para el ser humano al bloquear el transporte de oxígeno por glóbulos rojos.
-Partículas de hollín: Son partículas sólidas generadas en su mayoría por motores diésel. Pueden provocar el taponamiento de las vías respiratorias.
-Óxido nítrico (NOx): Incoloro, inodoro e insípido. En presencia de oxígeno se transforma en NO2, el cual ya tiene olor y color; y que resulta venenoso al irritar el aparato respiratorio.
-Hidrocarburos: Componentes no quemados en la combustión, como gasolina o aceite. De olor marcado y color azul, irritan órganos sensoriales y pueden llegar a ser cancerígenos.

Otros gas contaminante es el dióxido de azufre, más presente en motores diésel. Incoloro pero de olor penetrante puede provocar enfermedades en vías respiratorias.
En cuanto a gases no contaminantes están:

-Nitrógeno: Alimenta el proceso de combustión al constituir el aire en un 78% (inerte). Es incoloro e inodoro, suele salir puro por el escape finalizada la combustión. Puede llegar a formar NOx si se somete a altas presiones y temperaturas como en inyección directa.
-Oxígeno: Imprescindible para realizar la combustión, constituye el aire en un 21%, es incoloro, inodoro e insípido.
-Agua: Se produce con motivo de la combustión en días fríos o en ambientes húmedos. A lo largo del escape se enfría y condensa pudiendo llegar a oxidar la línea.
-Dióxido de carbono: No tóxico, no combustible e incoloro. Provoca el efecto invernadero.
-Plomo: No vigente, se usaba como aditivo antidetonante.

Normativa europea anticontaminación

En 1966, California inagura una normativa que regule los gases de escape fijándose en tres, el CO, los hidrocarburos y los NOx. En 1970, en Europa se sigue el mismo ejemplo usando en este caso el sistema EOBD. Los valores de emisiones van dadas por las normas Euro.

-Euro 1: Entra en julio de 1992 hasta 1996. Sólo regula CO.
-Euro 2: Desde enero de 1996 hasta diciembre de 1999. Los NOx y los HC figuran conjuntamente.
-Euro 3: Entra en enero de 2000 y regula NOx y HC por separado. Regula también diésel.
-Euro 4: Entra en enero de 2005 y exige valores menores que Euro 3.
-Euro 5: Entra en septiembre de 2009. Los diésel tendrán que llevar obligatoriamente FAP.
-Euro 6: Entrará en septiembre de 2014.

Las normas euro pueden estar conviviendo una nueva con una vieja durante un año, desde que entra la nueva, para dar tiempo a los fabricantes a adaptar sus vehículos.
Para saber la cantidad de emisiones que un coche desprende, se le coloca en rodillos y se simulan conducciones urbanas con velocidades de hasta 60 Km/h, parando simulando semáforos y volviendo a arrancar. Los ciclos extraurbanos se simulan con velocidades de hasta 120 Km/h partiendo desde parado con aceleraciones y retenciones.
Si el vehículo produce mas gases de los que debería, el sistema al que está conectado aspira menos aire externo. Si por el contrario, el vehículo cumple con la normativa, el sistema aspirará mayor cantidad de aire exterior.

Para controlar las emisiones de gases de los vehículos gasolina en circulación, se usan analizadores de gases por infrarrojos que consiguen desglosar los siguientes valores:

-CO en %Vol.
-HC en ppm (partículas por millón).
-CO2 en %Vol.
-O2 en % Vol.
-Coeficiente lambda.
-Delta HC para saber la calidad de las combustiones y la composición de la mezcla.

Para el uso correcto de las medición de gases, se verificará en primer lugar el nivel de aceite del motor. Posteriormente se calentará el motor a temperatura de funcionamiento normal. Al medir los gases se asegurará de que la línea de escape esté en buen estado, y se procederá a introducir la sonda por el tubo de escape. Se acelerará el motor a un régimen de 2000 RPM para que se caliente el catalizador. Algunos valores a dar son:
- CO (0,4 y 0,8% antes de catalizar) (menos de 0,2% después).
-Lambda entre 0,99 y 1,02 antes y después.
-O2 (menos de 1,5% antes) (menos de 0,2% después).

En motores diésel no se miden gases porque se trabaja con exceso de aire y apenas hay CO; pero si la opacidad de los humos, o ennegrecimiento con el opacímetro. El valor máximo para Turbos es de 3l/m+-0,7 y para atmosféricos 2,5l/m+-0,7.

Actuadores:

Y104 e Y70 Válvula del Canister.
Y68 Válvula de descarga del turbo.
Y3 Válvula de inyeccción.
Y111 Válvula de inyección de aire secundario.
Y104 Válvula de control de emisiones por evaporación.
Y81, Y182 e Y183 Actuador de posición del árbol de levas.
Y102 Solenoide de control del aire del colector de admisión.
Y92 Solenoide de recirculación de gases EGR.
Y99 Válvula de control del aire de ralentí.

Sensores:

B54 Sensor de posición del ciguëñal.
B69 Sensor de picado de biela.
B132 Sensor de posición del árbol de levas.
B33 Sensor de velocidad.
B105 Sensor de presión del turbo.
B25 Sonda de temperatura del aire.
B24 Sonda de temperatura del agua.
B83 y B30 Sensor MAP.
B86 Sensor de presión del aceite.
B15 Sensor de temperatura del aceite.
B169 Sensor de posición del motor de la mariposa.
B138 Sensor de posición del pedal del acelerador.
B161 Sensor de presión refrigerante en A/C
B72 Sonda lambda.
B75 Sensor de régimen motor.

Interruptores:

S13 Interruptor de freno.
S258 Interruptor de embrague.
S79, S162 y S214 Interruptor de control de crucero.
S39 Interruptor de inercia de corte de combustible.
S231 Interruptor de presión de la servodirección.

Motores/bombas:

M50 Motor de la bomba del refrigerante.
M12 Bomba de combustible.
M89 Motor de la mariposa.
M73 Motor de bomba de inyección de aire secundario.

Módulos de control:

A5 Tablero de instrumentación.
A16 Módulo de control ABS.
A35 Módulo de control motor.
A162 Módulo del inmobilizador.
A63 Módulo de control del A/C.
A130 Módulo de diagnosis.

Otros:

G1 Alternador.
T1 Bobina de encendido.
X1 Diagnosis.
F Fusible..
K Relé.
H63 Testigo de avería motor.
R57 Calentador para la ventilación del cárter.
C3 Supresor de ruidos eléctricos.
X28 Caja de fusibles.
EP Punto de masa.
P9 Velocímetro.
P7 Tacómetro.

* Los elementos agrupados, no tienen por qué coincidir, pero si que cumplen una misma función.

Es este tipo de inyecciones, se inyecta el combustible directamente en el interior del cilindro realizando la mezcla de aire y gasolina en su interior. Por tanto, a través de la válvula de admisión sólo entra aire, y no aire y combustible como ocurría en la inyección indirecta. Por tanto, los valores de lambda = 1 (14.7 g. de aire por 1 g. de gasolina) en una mezcla homogénea de los motores de inyección indirecta, es llevado ahora a valores de lambda = 3 o incluso superiores.
Principalmente se persiguen tres objetivos:

-Reducción del consumo de combustible.
-Menor emisión de gases contaminantes.
-Mayor rendimiento térmico.

Modos de funcionamiento

-Modo estratificado. Máxima reducción del consumo de combustible. Posible hasta las 3000 RPM.

-Modo homogéneo. Funcionamiento normal de relación estequimétrica (14.7:1) a partir de 3000 RPM. La preparación de la mezcla correcta se ve perjudicada por las turbulencias a este régimen afectando a la estabilidad de la combustión.

Estos modos se pueden ampliar en función de la versión que equipe el motor a más modos complementarios:

-Modo estratificado con mezcla ultra-pobre.

Sólo funciona en bajas cargas. La mezcla de aire y combustible se dispone en el centro del cilindro. Se da una buena mezcla inflamable y se la rodea con sólo aire y gases recirculados. Usa lambdas del orden de 1,6 a 3.
En la fase de admisión, la mariposa se abre al máximo (motorizada), pero la chapaleta del colector de admisión se cierra para que el aire se acelere con una turbulencia cilíndrica dentro de la cámara de combustión.
En compresión, la turbulencia de aire entrante de admisión se acentúa al tener el pistón marcas en su cabeza que redirigen el aire a la bujía. Las inyecciones se realizan antes del PMS en compresión, 60º antes empieza y 45º antes acaba, justo antes de empezar con el encendido. El aire en turbulencia y el combustible a alta presión se mezclan y se forma una nube que sube a la bujía.
En la combustión, el rendimiento térmico del motor es bueno ya que la capa de gases externos de la etapa anterior (aire y gases recirculados) actúan como aislante. El par motor depende de la cantidad de combustible inyectada en la fase de compresión.

-Modo homogéneo-pobre.

Se trata de la transición entre el modo ultra-pobre y el homogéneo. La relación de aire combustible sigue siendo pobre, en torno a lambda = 1,55.
En admisión se sigue abriendo la mariposa al máximo para minimizar pérdidas por estrangulamiento, y el colector de admisión sigue teniendo la chapaleta cerrada para que el aire circule en forma de turbulencia por arriba (tumble). La diferencia reside en que ahora el combustible es inyectado en admisión y no en compresión, justo 60º antes de llegar a PMI de admisión.
La fase de combustión es igual que en el modo estratificado.

-Modo homogéneo.

En este modo, lambda = 1 al igual que en motores de inyección indirecta. El combustible es también inyectado en fase de admisión directamente en el cilindro, absorbiendo este parte del calor de los gases de admisión recirculados y enfriándolo. Esto permite disminuir la tendencia al picado, y un aumento de la relación de compresión.
En admisión, la mariposa se abre en función de la carga por parte del conductor en el acelerador. La chapaleta del colector permanece cerrada a media carga y conforme va subiendo se va abriendo. El combustible se inyecta 60º antes de PMI en admisión y así se dispone de tiempo suficientemente para que suceda una mezcla homogénea..
En combustión, al ser la mezcla homogénea, se puede jugar con el inicio del encendido adelantando o atrasándolo convenientemente. El par está ligado al momento de encendido, la masa de aire aspirada y la cantidad de gasolina inyectada.

Adicionalmente, existen dos modos de funcionamiento temporales.

-Modo precalentamiento del catalizador.

Hace una doble inyección con el objetivo de calentar rápido el catalizador y aumentar el par a bajas RPM.
La primera inyección sucede 60º antes de llegar a PMI en admisión.
La segunda inyección se hace 60º antes de llegar a PMS en compresión aumentando rápidamente la temperatura de los gases de escape por quemarse tarde. Favorece un funcionamiento más suave con menos emisiones.

-Modo a plena carga.

Se hace también una inyección de dos fases para garantizar una mezcla homogénea.
La primera inyección es 60º antes de llegar a PMI en admisión y se inyectan 2/3 de la cantidad total de combustible.
La segunda inyección sucede nada más empezar la carrera de compresión y se inyectan 1/3 del combustible.
Adicionalmente, se inyecta otra vez antes de llegar a la zona de la bujía para conseguir una mezcla más rica que en el resto del cilindro para evitar picados de biela.

-Sistema de alimentación de combustible.

Se disponen de dos circuitos, uno de alta presión para los inyectores, y otro de baja que alimenta la bomba de alta.

-Circuito de baja presión.

La bomba de gasolina está sumergida en el depósito, e impulsa el combustible a baja presión haciéndolo pasar previamente por el filtro hasta una bomba de alta presión.
La UCE es la que determina la presión por medio de parámetros teóricos que complementa con parámetros reales por medio de un sensor de baja presión. Esta presión puede variar entre 3 y 5,8 bares como máximo en función de carga y régimen. Las máximas presiones aparecen en estados de parar el motor, antes de arrancarlo y después (5 seg.).

-Circuito de alta presión.

Existe una bomba de alta que eleva la presión anterior. Un regulador de presión se encarga de mantener esa presión en valores tolerables y se va acumulando en el raíl común para que los inyectores lancen la gasolina. Las presiones en este circuito oscilan entre los 50 y 110 bares, estando las más altas reservadas para cuando el motor está caliente y en altos regímenes y cargas. La UCE al igual que en el circuito de baja es la que comanda el abanico de presiones.

-Bomba de alta presión.

Situada en la carcasa del árbol de levas, puede ser de tipo monocilíndrica o radial. En el caso de la radial, dispone de 3 cilindros a 120º que son accionados por el árbol de levas de admisión. Al descender la leva excéntrica, el combustible se aspira del sistema de baja. Al ascender la leva, se envía el combustible al raíl distribuidor.

-Válvula reguladora de presión de combustible.

Está comandada por la UCE que envía una señal modulada en anchura de impulsos. En función de esta señal, se modifica la sección de paso y el combustible que retorna regulando la presión a un valor correcto.

-Inyectores.

Inyectan el combustible que viene de la rampa a alta presión en un tiempo mínimo pulverizándolo de una forma concreta. En el modo estratificado se pulveriza concentradamente en la bujía, mientras que en los modos homogéneos, se intenta pulverizar de modo uniforme en toda el cilindro.
Los inyectores abren cuando se excita su bobinado electromagnético y cierran cuando desaparece la corriente inducida. La UCE es la encargada de excitar este bobindado de acorde a tres fases:

1. Precarga. El inyector es preparado para abrirse. 12 V y 1 A.
2. Acción. Breve premagnetización. 77 - 90 V y 11 A.
3. Mantenimiento. El inyector abre al máximo. 30 V y 2,5 A.

-Sensor de alta presión de combustible.

Situado en el raíl común, su misión es la de registrar la presión constantemente. Con esta señal, la UCE sabe adecuar la presión en el circuito de alta de acorde a la carga y el régimen. El sensor tiene una membrana que cede a altas presiones haciendo que el valor de la resistencia sea menor y viceversa en bajas presiones. Es un sensor que complementa al regulador de presión de combustible.

Este sistema mejora notablemente a su predecesor, el carburador. Presenta ciertas ventajas en cuanto a:
-Menores niveles de contaminación.
-La posibilidad de poder incluir un catalizador.

Se trata de un sistema muy simple y barato, por lo que es muy habitual encontrarse con un sistema monopunto de baja cilindrada aunque no siempre sea así.
El sistema consiste en un solo inyector instalado antes del cuerpo de la mariposa, el cual se encarga de pulverizar a todos los cilindros. Así mismo, el cuerpo de mariposa permite aunar sistemas como potenciómetros de mariposa, actuadores de ralentí, y otros sistemas propios del Motronic.

El Sistema mono-motronic.

Es muy similar al Motronic tradicional con la particularidad de que sólo existe un inyector para todos los cilindros colocado justo antes del cuerpo de mariposa. Este inyector inyecta a impulsos simultáneos a presiones de entre 0.5 y 1 Bares. Al ser Motronic, gestiona tanto la inyección como el encendido.

Partes fundamentales:

-Inyector: Situado antes del cuerpo del acelerador.
-UCE: Recibe la información de sensores y en función de ellos dosifica el combustible que tiene que dosificar el inyector.
-Caudalímetro: Da información del caudal de aire entrante por el colector de admisión.

Algunas partes opcionales:

-Sonda Tª motor.
-Sensor de RPM.
-Sonda lambda.
-Sensor de posición de la mariposa de aceleración.

Un componente muy importante de un sistema monopunto, es el cuerpo del acelerador, que sería en este caso el sustituto del carburador. Este cuerpo está formado por:

-Potenciómetro de mariposa.
-Motor de mando de ralentí.
-Sonda de temperatura de aire de admisión.
-Inyector.
-Regulador de presión.
-Toma de purgado para el canister.
-Caudalímetro (no presente en todos).

Al tratarse de un sistema de inyección, se deberá de diferenciar la parte de alimentación de aire, la del combustible y la parte eléctrica.

Sistema de alimentación de combustible.

Está formado por los siguientes componentes:

-Depósito de combustible.
-Bomba de combustible.
-Filtro de combustible.
-Inyector.
-Regulador de presión.

Todos los mencionados funcionan de manera similar a los homólogos en el Motronic salvo el inyector y el regulador.

El inyector tiene como objetivos, el suministro con una cantidad exacta de combustible para formar la mezcla necesaria de acorde a las necesidades puntuales, y el pulverizado de la gasolina para favorecer la difusión y facilitar una combustión más rápida. Su mando es electromagnético accionado por un calculador a través del conector haciendo que este se abra y se cierre. La gasolina bajo presión se pulveriza de forma instantánea, formando una silueta cónica de 30º.
Para accionar la apertura de inyectores, la UCE usa dos formas:

-Funcionamiento síncrono. El inyector se abre cuando se envía un impulso de alta tensión a las bujías.
-Funcionamiento asíncrono. La UCE abre el inyector indiferentemente de la señal de alta tensión que llegue a las bujías.

El regulador de presión tiene como misión mantener la presión del carburante entre un valores, normalmente 0.8 y 1.2 Bares. En caso de que la presión de la gasolina supera el valor predeterminado (1 Bar) se abre un platillo que permite al combustible volver al depósito, liberando al resto del circuito de la sobrepresión.

El sistema de admisión

Consta de un filtro de aire, un sólo colector de admisión, y un caudalímetro que pude ser de tipo hilo caliente o de plato-sonda. El de hilo caliente se pude implementar en el propio cuerpo de mariposa en esta variante de inyección.

Circuito eléctrico

La UCE es el puente procesador entre los sensores que recogen señales acerca del funcionamiento del motor y elabora otras señales que llegan a los actuadores. Según el mapeado, controlará impulsos para las válvulas electro-inyectoras y el instante de encendido (monomotronic), así como otros parámetros salientes.
Para garantizar el correcto funcionamiento del motor, es capaz de interpretar y sustituir posibles datos erróneos recogidos por los sensores, por otros guardados en memoria. A su vez, también se la dota de una autodiagnosis que permite guardar las eventualidades en memoria para recogerlas posteriormente y garantizar una correcta reparación.

Parámetros controlados eléctricamente por la UCE aparte de inyección y encendido:

-Dosificación de carburante.
-Control de alimentación de la electrobomba carburante.
-Arranque.
-Aceleración y plena potencia.
-Deceleración.
-Regulación lambda, mezcla estequiométrica.

Una función muy innovadora se trata de la autoadaptación. Permite a la UCE adaptarse a distintas condiciones climatológicas, atmosféricas, u originadas por partes mecánicas del motor para que no se produzcan funcionamientos anómalos en el motor.

Sensores

-Potenciómetro de mariposa. Se usa para el reconocimiento del ralentí, plena carga, corte de inyección y diversas estrategias de aceleración/deceleración. Con esta información la UCE es capaz de calcular el tiempo básico de inyección.
Consta de dos pistas, una se encarga de la carga mínima parcial, y la otra de carga media o plena.

-Sensor de RPM y PMS. Habitualmente de tipo inductivo, está situado en el bloque en el lado de la correa de distribución. Al pasar los dientes por el sensor, se crea una tensión alterna sinusoidal donde la velocidad de giro del motor determina la frecuencia y amplitud. El diente falso es el que determina el PMS.

-Sonda de temperatura del refrigerante. De tipo NTC, determina el estado térmico del motor.

Actuadores

-Motor de mariposa paso a paso. Su función es actuar sobre el régimen del ralentí moviendo la mariposa por medio de un motor eléctrico a 12 V controlado por la UCE que recibe la señal del sensor de posición de mariposa. La apertura máxima es de 18º.

-Sistema de encendido. Del tipo estático, la UCE gestiona a la bobina que transmite la alta tensión a las bujías.

-Válvula para el purgado del canister. Visto en sistemas de anticontaminación.

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