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Aftersales Training -Información básica.Motor de gasolina.
Toda la información contenida en la información básica constituye, junto con el libro de trabajo,una herramienta sólida y fundamental de la literatura de formación del Aftersales Training.
Modificaciones y suplementos de los datos técnicos deben tomarse de la informaciónactualizada correspondiente de BMW Service.
Actualización de la información: noviembre de 2007
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Información básica.Motor de gasolina.
Formación de la mezcla
Sistema de aire de admisión y sistema decombustible
Sistema de control del motor
Indicaciones sobre esta información básica
Símbolos utilizados
Para facilitar la comprensión y destacar la información importante, en lapresente información básica se utilizan los siguientes símbolos:
3 Contiene información que permite transmitir mejor un concepto enrelación con los sistemas descritos y su funcionamiento.
1 Identifica el final de una indicación.
Actualidad y variantes nacionales
Los vehículos BMW responden a las más elevadas exigencias en cuantoa seguridad y calidad. Las modificaciones aplicadas para mejorar losaspectos referentes a la protección medioambiental, a las ventajas para elcliente, al diseño o a la construcción conllevan un continuo desarrollo desistemas y componentes. Por esta razón puede haber alguna diferenciaentre esta información de producto y los vehículos disponibles para larealización del curso.
Esta documentación describe únicamente los vehículos con volante a laizquierda de modelos europeos. En los vehículos con el volante a laderecha, algunos elementos de mando o componentes presentan unadisposición parcialmente diferente a la mostrada en los gráficos de estainformación básica. Las variantes de equipamiento específicas de cadamercado o país también pueden suponer diferencias con respecto a lainformación básica.
Fuentes de información adicionales
Podrá encontrar más información sobre cada uno de los temas en:
- El manual de instrucciones
- El Sistema de diagnóstico BMW
- La documentación de los sistemas de taller
- La Técnica de Servicio Posventa BMW.
Índice.Motor de gasolina.
Introducción 1
Formación de la mezcla 1Inyección de combustible 9
Vista general del sistema 11
Sistemas de aire de admisión y de escape 11Sistema de combustible 16Equipo eléctrico del motor 20
Funciones 21
Inyección electrónica de combustible 21
Componentes del sistema 25
Sistema de aire de admisión 25Sistema de escape 29Alimentación de combustible 33Preparación de la mezcla 38Equipo eléctrico del motor 39
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Introducción.Motor de gasolina.
Formación de la mezcla
Los motores Otto pueden utilizar diferentescombustibles. Concretamente son:
• gasolina
• metanol
• gas natural comprimido.
Para ello deben estar diseñados para el tipo decombustible en cuestión. En estadocumentación se describen únicamente losmotores propulsados mediante gasolina.
En el motor de gasolina se realiza lacombustión de una mezcla comprimida decombustible y aire al final del ciclo decompresión mediante una bujía. Para ello, lamezcla de combustible y aire debeadministrarse en la cantidad y la calidadcorrectas. Esto es preciso para que el motorproporcione la potencia necesaria y lacombustión sea completa.
Condiciones químicas
Combustión completa
La gasolina está formada por un compuestode átomos de carbono y de hidrógeno. Unacombustión completa significa que estosátomos, gracias al oxígeno del aire, secombinan durante la combustión para formarotros componentes. Concretamente dióxidode carbono (CO2) y agua (H2O). Este procesotambién se denomina oxidación.
Los diferentes combustibles poseen tambiéndiferente proporción de átomos de carbono ehidrógeno.
Cada combustible precisa para su completacombustión una cantidad de aire concreta. Sila cantidad de aire es excesiva o insuficiente, lacombustión del combustible no es completa.
Límites de encendido
Si la cantidad de aire aumenta o disminuyeaún más se alcanzan unos límites en los cualesla combustión ya no puede tener lugar. Éstosse denominan límites de encendido ya que nopermiten el encendido de la mezcla degasolina y aire.
Relación de mezclaLa relación de mezcla indica la composiciónde la mezcla de combustible y aire. Describecuántas partes de combustible reaccionancon cuántas de aire.
La potencia, el consumo y los contaminantesde los gases de escape dependen en granmedida de la relación de mezcla. El encendidoy la combustión perfectos solo son posiblescuando existe una determinada relación entreaire y combustible. Una combustión completatiene lugar cuando se da una relación
calculada con precisión, la relación de mezclateórica.
Relación de mezcla teórica (relaciónestequiométrica)
Indica la cantidad de aire necesaria para lacombustión completa de 1 kg de combustible.Por eso se define como la necesidad de aireteórica. Para la gasolina, la relación de mezclateórica es de 1 : 14,7. Esto significa que parala combustión completa de 1 kg de gasolinase necesitan 14,7 kg de aire.
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Relación de mezcla práctica
La relación de mezcla práctica indica cuántoskilos de aire precisa realmente el motor porcada kilo de combustible. En función delestado de funcionamiento pude diferir de larelación de mezcla teórica.
Si la proporción de combustible es superior,p. ej. 1 : 13, el aire es escaso. Se habla de unamezcla "rica".
Si la proporción de combustible es inferior,p. ej. 1 : 16, hay exceso de aire. Se trata de unamezcla "pobre".
Es decir, la relación de mezcla práctica indicala cantidad real de aire aspirada.
Relación de aire λ (Lambda)
La relación de aire λ es la relación entre lacantidad real de aire aspirada y la necesidadteórica de aire.
Si el motor aspira realmente por cadakilogramo de combustible 14,7 kg de aire, esdecir, la necesitad teórica exacta, λ = 1. Lafórmula ilustra esta relación.
A continuación se analizan los ejemplosanteriores:
Para una mezcla rica de 1 : 13, es decir 13 kgde aire para 1 kg de gasolina, se da elsiguiente valor lambda:
Por consiguiente, cuando el aire es escaso elvalor λ < 1.
Con una mezcla pobre de 1 : 16, es decir16 kg de aire por cada kilogramo de gasolina,se da el siguiente valor lambda:
Con exceso de aire, λ > 1.
Relación de aire λ=
cantidad de aire aspirado
necesidad teórica de aire
λ =14,7 kg
= 114,7 kg
λ =13,0 kg
= 0,8814,7 kg
λ =16,0 kg
= 1,0914,7 kg
1 - Relaciones de aire para la gasolina
Índice Explicación
1 Mezcla teórica correcta
2 Máxima potencia
3 Mezcla rica
4 Mezcla pobre
5 Límite de encendido de mezcla rica
6 Límite de encendido de mezclapobre
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Efecto de la relación de aire
La relación de aire tiene un efecto directosobre la potencia o el par de giro de un motor,su consumo de combustible y la composiciónde los gases de escape.
Los gráficos siguientes ilustran dicho efecto.
Composición de la mezclaSi la cámara de combustión se llena con unamezcla fresca de gasolina y aire, se distinguesi la composición de la mezcla es igual en todala cámara o existen diferencias.
Mezcla homogénea
La composición de la mezcla es igual en todala cámara de combustión. Se precisa tiemposuficiente para lograr una mezcla homogéneade gasolina y aire. Esto se consigue, porejemplo, inyectando el combustible en el tubode admisión pronto, durante la aspiración.
Mezcla heterogénea
La composición de la mezcla de la cámara decombustión es diferente (carga estratificada).Esto es así debido a una inyección tardía decombustible directamente en el cilindro,durante el ciclo de compresión. Para que apesar de ello se encienda, en la zona de labujía debe predominar una mezcla con λ = 1.Por el contrario, en las zonas más distantes lamezcla es pobre.
2 - Efecto de la relación de aire sobre la potencia y el consumo decombustible
Índice Explicación
A Potencia del motor
B Consumo de combustible
1 Potencia del motor
2 Consumo de combustible
3 - Efecto de la relación de aire sobre la composición de los gases deescape
Índice Explicación
A Emisión de sustancias nocivas
NOx Óxidos de nitrógeno
HC Hidrocarburos
CO Monóxido de carbono
3
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Tipo de formación de la mezclaLa mezcla puede realizarse en la cámara decombustión o fuera de ésta, tal como se ilustraen el gráfico siguiente.
Formación de la mezcla externa
La formación de mezcla externa es el tipoestándar en los motores de gasolinaconvencionales. El combustible se inyecta enel tubo de admisión poco antes de la válvulade admisión. Al inicio de la inyección, la válvulade admisión aún está cerrada. El cilindro aspirala mezcla de gasolina y aire de forma conjuntay ésta se comprime a continuación. De estemodo se dispone de tiempo suficiente para unmezclado en profundidad a fin de lograr unamezcla homogénea.
Formación de la mezcla interna
La formación de mezcla interna se utiliza enlos motores de gasolina modernos coninyección directa y en todos los motoresdiesel. En este caso, el combustible se inyectadirectamente en el cilindro. En función delpunto de inyección, el combustible se mezclacon el aire en la cámara de combustión paraformar una mezcla homogénea, o bien eltiempo es insuficiente y la mezcla que seforma es heterogénea.
4 - Tipos de formación de la mezcla
Índice Explicación Índice Explicación
1 Formación de la mezcla externa 2 Formación de la mezcla interna
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Regulación de la potenciaLa regulación de la potencia designa laposibilidad de influir sobre el motor en relacióncon su potencia útil. Por lo general, esto selleva a cabo a través de la cantidad decombustible que se aspira para la combustión.Existen para ello dos procedimientosdiferentes.
Regulación de la cantidad
En la regulación de la cantidad varía la cantidadde mezcla aspirada. Esto ocurre sobre todo enmotores con formación de la mezcla externa yuna mezcla homogénea. La regulación depotencia se lleva a cabo a través de unaapertura mayor o menor del canal deadmisión, p. ej. mediante una válvula demariposa, en función del estado de carga. De
este modo varía la masa de aire aspirada(cantidad). Con el aire se mezcla lacorrespondiente cantidad de combustible demodo que la composición de la mezclapermanezca con lambda = 1.
Regulación de la calidad
La regulación de la calidad se lleva a cabo enespecial en motores con formación de lamezcla interna y una mezcla heterogénea.Aquí no se limita la cantidad de aire, es decir,la válvula de mariposa permanececompletamente abierta. La cantidad decombustible aspirado varia en función de lanecesidad de potencia. De este modo varía lacomposición (calidad) de la mezcla de lacámara de combustión.
Estados de funcionamientoLos diferentes estados de funcionamiento delmotor hacen necesarias determinadascantidades de mezcla (cantidad) odeterminadas composiciones de la misma(calidad). Por ello se lleva a cabo unaadaptación de la formación de la mezcla alestado de funcionamiento correspondiente.Estos estados de funcionamiento sedescriben a continuación.
Arranque en frío
Al arrancar el motor tras un largo periodo sinhacerlo, tanto los componentes como elcombustible se han enfriado. En este estadono se evaporan todos los componentes delcombustible. Una gran parte se condensa,p. ej. en las paredes frías de los cilindros. Estaspartículas de combustible no puedenquemarse o lo hacen de forma incompleta.Para poder encender la mezcla de la cámara
de combustión a pesar de ello, se inyecta máscombustible. Es decir, se enriquece la mezcla(hasta λ = 0,3). Esto tiene lugar en función dela temperatura del motor.
Como a temperaturas bajas son mayores lasresistencias de fricción, también es precisogenerar más potencia. Esto se consiguemediante una mayor cantidad de mezcla.
Fase tras el arranque/calentamiento
El calentamiento es el tiempo que transcurredesde el arranque del motor hasta alcanzar latemperatura de funcionamiento. El motor seva calentando y disminuyen las desventajasdel arranque en frío, por lo que se vareduciendo de forma paulatina la cantidad decombustible. Una vez alcanzada latemperatura de servicio, vuelve a ajustarse lamezcla para el funcionamiento normal.
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Carga parcial
En cierta medida, la carga parcial es elfuncionamiento normal del motor. El objetivoes lograr el mínimo consumo de combustibleposible con un bajo nivel de emisiones decontaminantes. En los motores de gasolinaconvencionales esto se logra mediante unamezcla estequiométrica (λ = 1). Losmodernos motores de mezcla pobre tiene unexceso de aire en este margen (λ > 1).
Plena carga
Cuando se presenta la máxima necesidad decarga (p. ej. el pedal acelerador estápresionado hasta el tope), la válvula demariposa está totalmente abierta. El motor seencuentra en el margen de plena carga ydesarrolla el máximo de potencia y par de giropara el régimen de revoluciones actual.
Para mantener la máxima potencia del motoren este margen, la mezcla se enriquece(0,85 < λ < 0,95). Dicho enriquecimientodepende del régimen de revoluciones.
Transición/aceleración
Si la válvula de mariposa se abre de repente, lamezcla se empobrece durante un breve
instante y se produce una reducción depotencia. Para evitar esto es preciso inyectarcombustible adicional, para mantener unabuena transición.
Ralentí
El ralentí es el funcionamiento del motor sindemanda de carga. En este caso se ajusta elrégimen de revoluciones más bajo posible conel que el motor funciona de forma estable ysilenciosa.
Una vez alcanzada la temperatura defuncionamiento, el motor recibe una mezclaestequiométrica.
Marcha en deceleración
Si al conducir a altas velocidades o duranteuna conducción en descenso el conductorlevanta el pie del acelerador, el motor pasa a lamarcha en deceleración y se cierra la válvulade mariposa. En esta situación es la cadenacinemática la que propulsa el motor, por lo queno precisa combustible para continuar lamarcha. Para ahorrar combustible no seinyecta gasolina hasta que el número derevoluciones quede por debajo de un valordeterminado, o bien vuelva a acelerarse.
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Composición de los gases de escapeLa mezcla de combustible y aire sufre unatransformación química durante lacombustión. De este modo se modifica lacomposición de los gases.
El aire se compone básicamente de nitrógeno(N2; 76 %) y oxígeno (O2; 23 %) (porcentajede masa). El resto de componentes seencuentra en cantidades despreciables.
La gasolina se compone principalmente de losdenominados hidrocarburos (HC).
El gráfico siguiente muestra la composición delos gases de escape de un motor de gasolinadirectamente tras la combustión (antes de
pasar por un tratamiento posterior). Laproporción de sustancias nocivas es muy baja.
Así, el nitrógeno, como componente principalde nuestra atmósfera, y el agua no soncontaminantes. Tampoco el dióxido decarbono se clasifica como sustancia nociva, yaque su toxicidad es relativamente baja y lamayor proporción se genera a través de larespiración de personas y animales.
Como contaminantes se consideranúnicamente los hidrocarburos, los óxidos denitrógeno y el monóxido de carbono.
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Índice Explicación Índice Explicación
1 Dióxido de carbono CO2 (aprox.14 %)
A Hidrocarburo HC (aprox. 0,2 %)
2 Agua H2O (aprox. 13 %) B Monóxido de carbono CO (aprox.0,7 %)
3 Nitrógeno N2 (aprox. 72 %) C Óxidos de nitrógeno NOx (aprox.0,1 %)
4 Contaminantes (aprox. 1 %)
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Hidrocarburos (HC)
Las emisiones de hidrocarburos se producencuando el aire es escaso (λ < 1) o excesivo(λ > 1,2). Se trata de componentes delcombustible sin quemar. La menor cantidadse da cuando λ = 1,1 hasta 1,2.
Los hidrocarburos provocan el típico olor delos gases de escape y son cancerígenos.
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Los óxidos de nitrógeno incluyen el monóxidode nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno(NO2).
Su dependencia de la relación de aire λ esexactamente inversa a la de las emisiones deHC. Cuando λ = 1,05 hasta 1,1 alcanzan sumáximo valor.
Los óxidos de nitrógeno producen irritación delas vías respiratorias a las personas y, si laconcentración es alta, síntomas de parálisis.Los óxidos de nitrógeno se producen cuandola temperatura o la presión de la cámara decombustión son altas.
Monóxido de carbono (CO)
La proporción de monóxido de carbonoaumenta cuando el aire es escaso. Cuando la
mezcla es estequiométrica o pobre laproporción es mínima.
El monóxido de carbono es inodoro y muytóxico. Si la concentración supera el 0,3 % delaire de respiración puede resultar letal.
6 - Efecto de la relación de aire sobre la composición de los gases deescape
Índice Explicación
A Emisión de sustancias nocivas
NOx Óxidos de nitrógeno
HC Hidrocarburos
CO Monóxido de carbono
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Inyección de combustible
El sistema de inyección de combustible tienela función de inyectar en el aire aspirado lacantidad correcta de combustible finamentepulverizado en el momento apropiado.
La fina pulverización hace que el combustiblese volatilice con rapidez, mejorando así lamezcla con el aire aspirado y logrando de estemodo una combustión completa.
Puede distinguirse entre la inyección indirecta(formación de la mezcla externa) e inyeccióndirecta (formación de la mezcla interna).
En la inyección indirecta, como aún se realizaen los motores de gasolina convencionales, seinyecta en el sistema de aspiración.
Los motores antiguos disponían de ladenominada inyección monopunto, en la quela inyección se realizaba para todos loscilindros de forma centralizada antes de laválvula de mariposa.
Los motores actuales tienen una tobera deinyección para cada cilindro. El combustible seinyecta directamente en el tubo de admisiónantes de la válvula de admisión. Esto sedenomina inyección multipunto.
7 - Inyección monopunto
8 - Inyección multipunto
Índice Explicación
A Aire
B Combustible
C Mezcla de combustible y aire
1 Filtro de aire
2 Válvula de inyección
3 Válvula de mariposa
4 Tubo de admisión
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En la actualidad también existen motores degasolina con una inyección directa decombustible. Como su nombre indica, elcombustible se inyecta directamente en cadacilindro.
Todos los motores actuales tienen lo que sedenomina una inyección selectiva dediferentes cilindros. Mediante un sistema desensores y la regulación se calcula unacantidad de combustible específica y un puntode inyección definido para cada cilindro.
Estructura de la inyección electrónica de combustibleEn el funcionamiento de la inyecciónelectrónica de combustible contribuyen almenos tres subsistemas.
Sistema de admisión
El sistema de admisión proporciona al motor lacantidad necesaria de aire del exterior.Durante el proceso el aire se filtra.
Sistema de combustible
De forma análoga al sistema de aspiración, elsistema de combustible proporciona al motorla cantidad necesaria de combustible.
Electrónica del motor
La electrónica del motor constituye la interfazentre el resto de sistemas. Consta de
sensores, actuadores y un dispositivo demando.
Los sensores registran la información de losdiferentes puntos del motor y del vehículo y latransmiten al dispositivo de mando en formade señales eléctricas.
El dispositivo de mando procesa las señalesde entrada y compara los valores reales conlos valores teóricos almacenados. A partir deello se calcula la activación de loscorrespondientes actuadores.
Los actuadores reciben corriente deldispositivo de mando para poder establecer elestado de funcionamiento deseado delsistema general del motor.
9 - Inyección directa
Índice Explicación
A Aire
B Combustible
C Mezcla de combustible y aire
1 Filtro de aire
2 Válvula de inyección
3 Válvula de mariposa
4 Tubo de admisión
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Vista general del sistema.Motor de gasolina.
Sistemas de aire de admisión y de escape
Los sistemas de aire de admisión y de escapese estudian con frecuencia de forma conjunta.Por un lado, el gas fluye a través de todo elsistema en primer lugar como aire del exteriory después como gases de escape. Por otro
lado, algunos motores disponen de interfaces(p. ej. turbocompresor de gases de escape).
Mientras el sistema de aire de admisión esresponsable de la alimentación con aire delexterior, el sistema de escape transporta haciael exterior el gas quemado.
Sistema de aire de admisiónEl sistema de aire de admisión es responsablede poner a disposición del motor la cantidadnecesaria de aire de admisión limpio. Elobjetivo de este sistema es reducir al mínimolas pérdidas de flujo para el que el motor
pueda "respirar con libertad" y desarrollar unapotencia plena.
El siguiente gráfico muestra los componentesprincipales del sistema de aire de admisión.
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1 - Sistema de aire de admisión
Índice Explicación Índice Explicación
1 Conducto de aire sin filtrar 4 Válvula de mariposa
2 Filtro de aire 5 Sistema de aspiración
3 Conducto de aire filtrado
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Sistema de escapeEl sistema de escape se encarga detransportar hacia el exterior los gasesquemados. Asimismo, el denominadotratamiento posterior de los gases de escapelimpia los gases de escape de sustanciasnocivas. El tipo de tratamiento posterior de losgases de escape depende también del tipo demotor. El ruido de la combustión se reduce de
forma drástica gracias a un silenciador hastaun agradable ruido de motor.
Otro objetivo del sistema de escape es reduciral mínimo las resistencias a la corriente paralograr una óptima potencia del motor.
Con el motor frío o en ralentí, una chapaleta degases de escape en el tubo final de escapeproporciona un bajo fondo sonoro.
2 - Sistema de escape
Índice Explicación Índice Explicación
1 Colector de escape 5 Chapaleta de gases de escape
2 Catalizador próximo al motor 6 Sondas lambda (sondas de control)
3 Catalizadores de los bajos 7 Sondas lambda (sondas deregulación)
4 Silenciador secundario
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Representación global esquemáticaEn la documentación para el seminario sueleelegirse una representación esquemática parael sistema general. Ésta muestra la estructura
del sistema de forma simplificada con todoslos componentes implicados incluidos lossensores y actuadores.
3 - Sistemas de aire de admisión y de escape
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Índice Explicación Índice Explicación
1 Filtro de aire 7 Sensor de presión del tubo deadmisión
2 Medidor de volumen de aire depelícula térmica (HFM)
8 Catalizador
3 Válvula de mariposa 9 Sonda lambda (sonda de regulación)
4 Motor 10 Sonda lambda (sonda monitor)
5 Sensor de temperatura del aire deadmisión
11 Silenciador central
6 Electrónica digital del motor 12 Silenciador secundario
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Sistema de combustible
El sistema de combustible incluye laalimentación de combustible y la preparaciónde la mezcla. La alimentación de combustiblees específica del vehículo y transporta elcombustible desde el depósito hasta el motor.
El sistema de preparación de la mezclapertenece al motor y es responsable de quepara cada combustión esté disponible lacantidad correcta de combustible.
Alimentación de combustibleEl combustible se almacena en el depósitocorrespondiente. Desde éste, una bomba decombustible lo transporta por presión hastalas válvulas de inyección. Para evitar queaccedan partículas de suciedad al sistema,tras la bomba de combustible se encuentra unfiltro de combustible. Un regulador de presiónmantiene la presión del combustibleconstante al nivel necesario.
A la atmósfera no pueden liberarsecombustible ni vapores de combustible y en eldepósito de combustible debe compensarsela presión por lo que es necesario un sistemade ventilación y purga del depósito.
En un filtro de carbón activado se realiza elalmacenamiento intermedio de los vapores decombustible y se agregan a la combustión através de la válvula de purga de aire deldepósito.
Estructura
Además del transporte, el sistema dealimentación de combustible realiza tambiénel filtrado del combustible. En el depósito decombustible se encuentra un sistemaadicional para la extracción de aire.
El depósito de combustible, debido al espaciode montaje en el vehículo, se divide en doscámaras. El dispositivo de suministro decombustible cuenta con dos unidades dealimentación, que se colocarán en las mitadesderecha e izquierda del depósito.
El siguiente gráfico muestra un ejemplo dedispositivo de suministro de combustible.
La bomba de combustible (13) con filtro previo(10) y el filtro de combustible (7) forman partede la unida de alimentación derecha. Elrecipiente de desborde con una bomba dechorro aspirante (9) con válvula de retención(12) y la válvula de primer llenado (11) juntocon un transmisor de nivel de llenado (8)completan la unidad de alimentación.
La unidad de alimentación izquierda englobael regulador de presión (21), una bomba dechorro aspirante (17), un transmisor de nivelde llenado (19) y dos válvulas de retención (18+ 20).
Los conductos de las tres válvulas de purga deaire de servicio (22) se reúnen en un soloconducto en la válvula central de retención depresión (Z-DHV) (27), y a continuación eseúnico conducto llega hasta la válvula de purgade repostaje (23). Desde allí, un conducto vahasta el tubo de llenado de combustible.
Desde el tubo de llenado hay una derivación alfiltro de carbón activado (AKF). Por un ladoéste está unido al módulo de diagnóstico defuga del depósito (DMTL) (6) y por otro alsistema de aspiración del motor a través de latubería de aire de barrido (26) y la válvula depurga de aire del depósito (TEV) (25).
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4 - Sistema de suministro de combustible
Índice Explicación Índice Explicación
1 Filtro de aire del motor 15 Tubería de retorno
2 Sistema de aspiración del motor 16 Tubería de alimentación
3 Válvulas de inyección 17 Bomba de chorro aspirante
4 Módulo de diagnóstico para fuga deldepósito (DMTL)
18 Válvula de retención
5 Filtro de polvo 19 Transmisor de nivel de llenado
6 Filtro de carbón activado (AKF) 20 Válvula de retención
7 Filtro de combustible 21 Regulador de presión
8 Transmisor de nivel de llenado 22 Válvula de purga de aire de servicio
9 Bomba de chorro aspirante 23 Válvula de purga de repostaje
10 Filtro de aspiración 24 Electrónica digital del motor (DME)
11 Válvula de primer llenado 25 Válvula de purga de aire del depósito(TEV)
12 Válvula de retención 26 Tubería de aire de barrido
13 Electrobomba de combustible (EKP) 27 Válvula central de retención depresión (Z-DHV)
14 Tubería de compensación 28 Tubería de alimentación al motor
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FuncionamientoLa bomba de combustible (13) con filtro deaspiración (10) transporta el combustibledirectamente al filtro de combustible cercano(7). La bomba de combustible se encuentrasobre la denominada recipiente de desborde,que se encarga de que siempre hayasuficiente combustible para la bomba.
A través de la tubería de alimentación (16) yuna válvula de retención (20), el combustiblellega hasta el regulador de presión (21). Laválvula de retención garantiza que al parar elmotor la tubería de alimentación que llega almotor (27) no se vacíe, garantizando así lapresión en dicha tubería.
El regulador de presión (21) garantiza unapresión constante en la tubería dealimentación que llega al motor y con ellotambién a las válvulas de inyección (3). Elregulador de presión devuelve el combustiblesobrante al recipiente de desborde a través deuna tubería de retorno (15).
Desde la tubería de alimentación (16) parteuna derivación que acciona la bomba dechorro aspirante (17) de la mitad izquierda deldepósito. Desde ahí se conduce combustibleal recipiente de rebose desde la mitadizquierda a través de la tubería decompensación (14). Una válvula de retención(18) situada delante de la bomba de chorroaspirante (17) impide que la mitad derecha deldepósito se vacíe a través de la tubería dealimentación (16) si el vehículo se estaciona enposición inclinada.
Una tubería alimenta la bomba de chorroaspirante (9) desde el filtro de combustible y
ésta llena el recipiente de desborde. Unaválvula de retención (12) situada delante de labomba de chorro aspirante también garantizaque ni el recipiente ni el filtro de combustiblese vacíen a través de la bomba cuando elvehículo se estaciona en posición inclinada.
Con el recipiente de rebose totalmente vacío,la válvula de primer llenado (11) permite que elcombustible llegue al depósito al repostar.
La purga del aire del depósito de combustiblese garantiza mediante tres válvulas de purgade aire de servicio (22), la válvula central deretención de presión (Z-DHV) (27) y la válvulade purga de repostaje (23). Tres tuberíasllegan desde las válvulas de purga de aire deservicio (22) a un colector, que es la válvulacentral de retención de presión (27), y desdeallí una tubería llega hasta la válvula central depurga de repostaje (23).
La válvula central de retención de presión seencarga de la función de protecciónantidesbordamiento. La válvula de purga derepostaje garantiza la purga durante el llenadodel depósito. Los vapores de combustible seconducen hasta el tubo de llenado y los que segeneran en dicho tubo durante el repostaje seconcentran y se conducen al filtro de carbónactivado (AKF) (6). Una vez allí el aire se separade las partículas de gasolina. El aire se libera ala atmósfera a través del módulo dediagnóstico de fuga de depósito (4) y un filtrode polvo (5). Las partículas de gasolina seconducen al sistema de aspiración del motor(2) a través de la válvula de purga de aire deldepósito (25).
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Sistema de preparación de la mezclaEl sistema de preparación de la mezclaprepara y dosifica la cantidad correcta decombustible para la combustión.
5 - Sistema de preparación de la mezcla
Índice Explicación Índice Explicación
1 Tubería de alimentación decombustible
3 Tubo de inyección
2 Válvula de inyección
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Equipo eléctrico del motor
El equipo eléctrico del motor comunica todoslos sistemas entre sí. Los sensores son losojos y los oídos del sistema, el dispositivo de
mando es el cerebro y los actuadores son lasmanos que pueden implementar las órdenes.
6 - Señales de entrada y salida del sistema de control del motor
Índice Explicación Índice Explicación
1 Dispositivo de mando del sistemaelectrónico digital del motor (DME)
11 Sonda lambda (sonda monitor)
2 Relé principal de la DME 12 Sensor de la válvula de mariposa
3 Electrobomba de combustible (EKP) 13 Medidor de volumen de aire depelícula térmica (HFM)
4 Válvula de purga de aire del depósito(TEV)
14 Sensor de temperatura del aire deadmisión
5 Válvulas de inyección 15 Sensor de presión del tubo deadmisión
6 Bobinas de encendido 16 Sensor del árbol de levas
7 Válvula de mariposa 17 Sensor del cigüeñal
8 Calefacción de la sonda lambda(sonda de regulación)
18 Módulo del pedal acelerador (FPM)
9 Calefacción de la sonda lambda(sonda monitor)
19 Sensor de temperatura derefrigerante
10 Sonda lambda (sonda de regulación)
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Funciones.Motor de gasolina.
Inyección electrónica de combustible
Como ya se ha indicado, la gestión del motorconsta de tres subsistemas.
• Sistemas de aire de admisión y de escape
• Sistema de alimentación de combustible
• Sistema eléctrico del motor.
Estos tres sistemas están muy vinculados enred entre sí. De esta conexión en red seencarga el sistema eléctrico del motor. Éstecontrola y regula todas las funcionesimportantes para el funcionamiento del motor.
Función principalEn los motores de gasolina convencionalescon formación de la mezcla homogéneaexterna, el motor aspira aire limpio a través delfiltro de aire. La válvula de mariposa regulaesta cantidad de aire.
Esta cantidad de aire se registra mediante unsensor. Otro sensor registra el número derevoluciones del motor. Éstas son lasmagnitudes principales de control de lainyección. Con ellas, el dispositivo de mandocalcula con ayuda de los datos almacenadoslos denominados diagramas característicos, lacantidad de inyección básica.
Si se precisa una adaptación de la mezcla a unestado de funcionamiento especial, p. ej., unarranque en frío, esto lo registran unossensores adicionales y se lo comunican aldispositivo de mando. Ésta adapta la duraciónde la apertura de la válvula de inyección a lasnuevas condiciones de servicio.
Un regulador de presión en el sistema decombustible procura una presión constanteen las válvulas de inyección. De este modo sedetermina la cantidad de inyección mediantela duración de la apertura.
A continuación se describen las tareas de lossubsistemas para realizar la función principal.
Sistema de aire de admisión
La válvula de mariposa regula la potencia delmotor. En el pasado, la válvula de mariposa semovía directamente mediante el pedalacelerador. Los motores actuales tienen ladenominada función de regulador de lamariposa controlado por motor eléctrico. Paraello se registra de forma electrónica la ordendel conductor en el módulo del pedalacelerador. El dispositivo de mando del motorcalcula a través de los campos característicosguardados el par motor necesario y apropiadoy ajusta la válvula de mariposa a través de unservomotor en la posición correspondiente. Laposición se controla a través de sensores.
De este modo, el deseo del conductor deja deser la única dimensión que influye sobre el parmotor. Los requisitos de par adicionales, p. ej.a través de un compresor del climatizador,pueden compensarse de este modo.
El medidor de masa de aire determina lacantidad de aire que recibe finalmente elmotor. Esto permite adaptar de formacorrespondiente el caudal de inyección. Unsensor de temperatura del aire de admisión yun sensor de presión diferencial delcombustible proporcionan valores adicionalesque permiten un cálculo exacto del contenidoreal de oxígeno en la cámara de combustión.
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Sistema de combustible
La alimentación de combustible la lleva a cabola bomba correspondiente que transporta elcombustible almacenado en el depósito hastael motor. El sistema de control del motorconecta la bomba de combustible a partir de laconexión del encendido. El regulador depresión separa el exceso de combustibletransportado. Esto ocurre sin influencia delsistema de control del motor.
Los vehículos modernos tienen en laactualidad también una regulación delrégimen de revoluciones de la bomba decombustible para evitar un transporte excesivo
de combustible cuando el número derevoluciones del motor es bajo.
El combustible llega con presión constante alas válvulas de inyección. Éstas tienenapertura y cierre eléctricos regulado por eldispositivo de mando. El sistema de controldel motor calcula a partir de los datos delsensor el caudal de inyección necesario. Estesolo se regula a través de la duración de laapertura de las válvulas de inyección. Es decir,el dispositivo de mando abre las válvulascuando debe comenzar la inyección y lasmantiene abiertas hasta que se ha inyectado lacantidad de combustible calculada.
Otras funciones
Regulación lambda
En el sistema de escape se encuentra unsensor , la sonda Lambda, que puededeterminar el contenido de oxígeno residualen los gases de escape. Este valor setransmite al dispositivo de mando, el cualcalcula, a partir de éste, la composición de lamezcla con precisión.
Si el contenido de oxígeno residual en losgases de escape es bajo, se detecta unamezcla rica y se acorta el tiempo de inyección.Si el contenido de oxígeno residual es alto, laconclusión es que se trata de una mezclapobre y se alarga el tiempo de inyección.
La regulación lambda detecta también undesvío constante de la mezcla para undeterminado margen de carga. Si el contenidode oxígeno, por ejemplo, es demasiado bajode forma constante, es decir, la mezclademasiado pobre, se aumenta el caudal deinyección básico para este margen de carga yse memoriza en el dispositivo de mando. Esteproceso se denomina regulación lambdaadaptable.
Regulación del ralentí
La regulación del ralentí mantiene el númerode revoluciones del motor con la válvula demariposa cerrada en un valor teórico
constante. Éste depende de la temperaturadel motor.
Cuando el motor está frío, debido a laviscosidad del aceite del motor y a la mayorfricción, las resistencias internas del motor sonmayores que con el motor en caliente. Parasuperarlas, el motor debe generar máspotencia. Esto ocurre mediante el incrementode la cantidad de mezcla.
También deben compensarse las oscilacionesdel régimen de revoluciones, producidas p. ej.por una carga de la red eléctrica del vehículo.
La regulación del ralentí utiliza para sufuncionamiento el sensor del cigüeñal para elregistro del régimen de revoluciones y elsensor de temperatura del refrigerante para latemperatura del motor.
Purga de aire del depósito
Para la purga de aire del depósito se depositanlas partículas de combustible en el filtro decarbón activado. Cada cierto tiempo se limpiael filtro de carbón activado. Para ello, elsistema de control del motor abre la válvula depurga de aire del depósito y libera así unconducto desde el filtro de carbón activadohasta el tubo de admisión. Debido a ladepresión en el tubo de admisión se aspiranlas partículas de combustible limpiando así elfiltro de carbón activado.
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Desconexión por deceleración
Si el motor funciona a un alto régimen derevoluciones con la válvula de mariposacerrada (p. ej. al descender una pendiente), sedetecta la marcha en deceleración. Lasseñales para ello las proporcionan el sensordel cigüeñal y el sensor de la válvula demariposa.
El sistema de control del motor detiene eneste estado de funcionamiento la inyección yahora es la cadena cinemática la que propulsael motor.
Si el régimen de revoluciones no alcanza unvalor determinado o se abre la válvula demariposa, vuelve a inyectarse combustible.
Enriquecimiento a plena carga
Por lo general, para una óptima calidad de losgases de escape los motores funcionan conλ = 1. No obstante, alcanzan su máximapotencia con una mezcla rica.
Si gracias a los sensores de válvula demariposa, el sistema de control del motordetecta plena carga o una apertura rápida de laválvula de mariposa, se alarga el tiempo deinyección, de forma que la mezcla tenga unvalor lambda entre 0,85 y 0,95.
Limitación del régimen de revoluciones
Un motor no debe propulsarse con unrégimen de revoluciones cualquiera. Cadamotor tiene un régimen de revolucionesmáximo hasta el cual es posible unfuncionamiento seguro. Si se sobrepasa dichorégimen, existe el riesgo de dañar el motor.
Para evitarlo, el sistema de control del motorsupervisa el número de revoluciones delmotor mediante el sensor del cigüeñal. Si sesobrepasa el régimen de revolucionesmáximo, se ajusta el momento de encendidohacia tarde. De este modo, el motor pierdepotencia y el régimen no puede aumentarmás. En casos extremos, también puededetenerse la inyección.
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Componentes del sistema.Motor de gasolina.
Sistema de aire de admisión
Silenciador de admisiónEl silenciador de admisión limpia el aire deadmisión y amortigua los ruidos de aspiracióndel motor. El silenciador de admisión incluyeun elemento de filtro (filtro de aire).
El aire contiene polvo compuesto deminúsculas partículas, algunas de ellas demateriales duros como cuarzo. Encombinación con el aceite del motor, estepolvo crearía un efecto abrasivo y provocaríaun fuerte desgaste, en especial en lassuperficies de deslizamiento del cilindro, delémbolo y de las guías de válvula.
En los motores BMW actuales se utilizan losdenominados filtros de aire seco. Aquí se llevaa cabo la limpieza del aire mediante elementosde filtro recambiables de papel o fieltro. Dichoselementos de filtro están diseñados parapresentar la superficie más grande posible. Deeste modo ofrecen una baja resistencia depaso.
Estos filtros de aire deben cambiarse conregularidad. Si no se hace a tiempo, aumentala resistencia de paso. Esto empeora elvolumen de admisión del cilindro y se reduceasí la potencia del motor.
Índice Explicación
1 Elemento filtrante
2 Tapas del bloque motor
3 Parte inferior de la carcasa
1 - Filtro de aire
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Sistema de aspiraciónEl sistema de aspiración es el componente delsistema de aire de admisión en el que sedistribuye el aire de admisión en los diferentescilindros. Para ello es especialmenteimportante que la forma favorezca el flujo.Muchas veces se diseña como colector deaspiración. Esto significa que el aire fluye enun gran colector donde se detiene. Desde ahí,los cilindros aspiran el aire a través de lostubos de admisión.
Otro factor fundamental para el diseño delsistema de aspiración son las oscilaciones delaire en el interior. El aire de admisión, comogas, puede comprimirse tal como ocurre en lacámara de combustión. En este caso presentauna elasticidad, como p. ej. la de un muelle. Siahora el aire fluye a través del canal deadmisión hasta el cilindro, posee debido a suvelocidad una cierta energía cinética. Alcerrarse la válvula de admisión, la columna deaire en movimiento golpea contra la válvulacerrada. Se comprime como un muelle yrebota a continuación en la dirección opuesta.En el peor de los casos, en el precisomomento en que la columna de aire se alejade la válvula de admisión se abriría de nuevodicha válvula, porque comienza el siguienteciclo de aspiración. Esto provocaría unempeoramiento del volumen de admisión delcilindro y con ello una menor potencia delmotor.
No obstante, si se diseña el sistema deaspiración de forma que la columna de aire enretroceso, choca contra una pared y rebota denuevo (y esto con exactitud de modo que estéen la posición en el preciso momento en que
se abre la válvula de admisión), puedemejorarse el volumen de admisión del cilindro.Se produce un efecto de carga. Esto puedeser en el cilindro desde el que ha partido lacolumna de aire originalmente o en cualquierotro.
La frecuencia de la oscilación generadadepende de la longitud del tubo de aspiracióny de su sección, así como del número derevoluciones del motor.
Sistema de aspiración diferenciado(DISA)
La frecuencia de la columna de aire oscilantevaría con el régimen de revoluciones, por loque es difícil diseñar el sistema de aspiraciónpara que alcance un efecto de carga para todala gama de régimen. Si la columna de aireoscila a un régimen de revoluciones en elpreciso momento ante la válvula de admisión,con otro régimen de revoluciones no llegará atiempo o llegará demasiado temprano. Estosignificaría de nuevo un empeoramiento delvolumen de admisión del cilindro.
En general puede decirse que cuanto más altoes el régimen de revoluciones más cortosdeben ser los conductos de admisión.
Para lograr un buen volumen de admisión delcilindro a lo largo de todo el régimen derevoluciones, se utiliza el denominado sistemade admisión diferenciado (DISA). A través deun sistema de tubos con trampillas puedemodificarse la longitud de los tubos en los queoscilan las columnas de aire.
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Los gráficos siguientes muestran un sistemade admisión diferenciado de tres niveles de unmotor de 6 cilindros en las diferentes gamasde revoluciones.
Al ralentí y en las gamas de revoluciones bajas,todas las trampillas están cerradas.
El aire fluye por trayectos relativamente largoshasta los cilindros. A estas revoluciones, el aireoscila aún de forma relativamente lenta.Retorna desde los cilindros, choca con la bolsade aire del colector y rebota desde ahí denuevo hasta los cilindros correspondientes.
2 - Sistema de aspiración
Índice Explicación Índice Explicación
1 Colector de aspiración 3 Tubo de resonancia
2 Tubo de admisión 4 Tubo de sobreoscilación
3 - Sistema de aspiración diferenciado en la gama baja de revoluciones
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A medida que se incrementa el régimen derevoluciones, se abre la primera trampilla. Elmotor se encuentra ahora en la gama mediade revoluciones.
Observe el orden de encendido de un motorde 6 cilindros: 1-5-3-6-2-4.
La columna de aire que rebota del primercilindro recorre el trayecto largo deldenominado tubo de resonancia y llega hastael quinto cilindro justo para su ciclo deaspiración.
Si continua aumentando el régimen derevoluciones, se abre también la segundatrampilla. El motor se encuentra ahora en lagama alta de revoluciones.
La columna de aire que rebota del primercilindro recorre ahora el trayecto corto(denominado tubo de sobreoscilación) lo quele permite llegar en el momento exacto alquinto cilindro.
4 - Sistema de aspiración diferenciado en la gama baja de revoluciones 5 - Sistema de aspiración diferenciado en la gama alta de revoluciones
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Sistema de escape
Colector de escapeEl colector de escape reúne los canales deescape de la culata en uno o varios canales yhace pasar los gases de escape. El diseño delcolector de escape influye sobre el
rendimiento de la potencia. Actualmente seutilizan colectores de escape de hierro fundidoy chapa de acero.
Catalizador de gases de escapeLa limpieza de los gases de escape tienecomo finalidad reducir los componentesmonóxido de carbono (CO), hidrocarburo (HC)y óxidos de nitrógeno (NOx) de los gases deescape al mínimo prescrito. La suma total deCO, HC y NOx alcanza aproximadamente el 1- 2 % del volumen de los gases de escape. Enlos vehículos con motor de gasolina se utilizapara ello el denominado catalizador de tresvías.
Mediante la transformación de loscomponentes de los gases de escape, elcatalizador puede reducir la cantidad de CO,HC y NOx hasta más del 98 %; Pero solo si larelación de aire lambda se mantiene en unestrecho margen en torno al valor 1(λ = 0,995 - 1,005). Este margen se denominaventana lambda. Asimismo el catalizador tieneefecto silenciador.
Estructura del catalizador
El catalizador está formado por trescomponentes principales:
• Soporte de cerámica
• Capa intermedia
• Capa catalíticamente activa.
El soporte de cerámica está formado por milesde pequeños canales a través de los cualesfluyen los gases de escape.
6 - Soporte de cerámica
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Estos canales están recubiertos de una capaintermedia muy porosa. Esto produce unanotable ampliación de la superficie.
Sobre esta capa intermedia se encuentra lacapa catalíticamente activa. Dicha capa secompone de platino (Pt), rodio (Rd) y paladio(Pd).
Funcionamiento del catalizador de tresvías
Como el nombre indica, en el catalizadortienen lugar tres transformaciones químicas.La capa catalíticamente activa permite latransformación. Los componentes de losgases de escape permanecen en elcatalizador durante un espacio de tiempo muybreve. Para los componentes de los gases deescape este tiempo es suficiente parareaccionar con las superficies de los canalesde la capa catalíticamente activa.
En condiciones óptimas (temperatura defuncionamiento, ventana lambda) loscontaminantes se transforman hasta un 98 %como sigue:
• Los óxidos de nitrógeno (NOx) se reducen anitrógeno (N2) (se libera oxígeno)
• El monóxido de carbono (CO) se oxida paraformar dióxido de carbono (CO2) (se precisaoxígeno)
• Los compuestos hidrocarburos (HC) seoxidan para formar CO2 y agua (H2O) (seprecisa oxígeno).
Solo cuando el motor funciona en el margende la ventana lambda se logra unacomposición de los gases de escape en la queel oxígeno que se libera en la reducción delNOx es suficiente para oxidar por completo elvolumen de HC y CO.
Una mezcla rica incrementa la proporción deHC y CO de los gases de escape. Una mezclapobre tiene como consecuencia elincremento de óxidos de nitrógeno.
7 - Estructura del catalizador
Índice Explicación
1 Soporte de cerámica
2 Capa intermedia
3 Capa catalíticamente activa
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Condiciones de servicio
La temperatura de trabajo óptima para elcatalizador se encuentra entre 400 y 800 °C.A partir de una temperatura de más de 300 °Cse logra una tasa de transformación superior al50 %.
Para que el catalizador alcance su temperaturade funcionamiento con la mayor rapidez secoloca lo más cerca posible del motor. Otrasmedidas del motor, como p. ej. un tiempo deencendido tardío o la denominada inyecciónde aire secundario proporcionan también unrápido calentamiento.
A más de 800 °C se produce unenvejecimiento de la capa catalíticamenteactiva. A más de 1000 °C se produce ladestrucción térmica del catalizador. Estopuede estar provocado, p. ej., por un fallo deencendido, ya que el combustible noquemado pasa al catalizador y se quema aquí.
3 La gasolina con plomo empobrecería lacapa catalíticamente activa y eliminaría laeficacia del catalizador. También los residuosde combustión del aceite del motor, p. ej. si lossegmentos de pistón están defectuosostendrían el mismo efecto. 1
SilenciadorLos silenciadores tienen la función de reducirel ensordecedor ruido de combustión a unnivel agradable. Varios silenciadores puedenutilizarse de forma simultánea. En función desu ubicación en el sistema de escape sedistingue entre presilenciador, silenciadorcentral y silenciador secundario. Confrecuencia el catalizador adopta la función delpresilenciador.
Para la insonorización hay varias posibilidades.Ésta se puede lograr mediante absorción,
reflexión o interferencia. Estas diferentesmedidas se utilizan para reducir las diferentesfrecuencias del ruido o del sonido. Cuantomás alta es la frecuencia del sonido, más altoes el tono para el oído humano. Lasfrecuencias altas se consideran por lo generaldesagradables. Las diferentes gamas defrecuencias reaccionan de forma diferenteante las diferentes medidas de amortiguación.
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Absorción
Las frecuencias altas (especialmentedesagradables) se eliminan mediantemateriales insonorizantes (p. ej. lana de acero).
Reflexión
Gracias al tipo constructivo controlado delsilenciador, el ruido se suprime mediante unefecto de eco.
La cámara de eco está diseñada de forma queel ruido entrante se refleja en la pared opuesta.Esto ocurre de forma que el ruido reflejado seencuentra exactamente en sentido opuesto alque entra. De este modo los ruidos seeliminan mutuamente.
Interferencia
Para la interferencia se distribuyen los gasesde escape y, de este modo, también el ruidoen el silenciador. Recorre dos trayectos dediferente longitud hasta que al final se junta denuevo.
Los trayectos de diferente longitud estánseleccionados de modo que al reunirse denuevo los ruidos están en sentido opuesto,similar a lo que ocurre en la reflexión. Tambiénen este caso, los ruidos se eliminanmutuamente.
8 - Absorción
Índice Explicación
A Material insonorizante
B Conducto de salida
C Conducto de entrada
1 Ruido entrante
2 Atenuación de ruido
3 Ruido saliente
Índice Explicación
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Alimentación de combustible
GasolinaEl motor obtiene el trabajo útil para lapropulsión del vehículo de la energíaalmacenada en el combustible. En losmotores Otto para automóviles generalmentese utiliza gasolina como combustible. Se tratade un líquido fácilmente inflamablecompuesto por una mezcla de diferenteshidrocarburos (HC). No tiene un punto deebullición fijo como p. ej. el agua, sino quetiene un margen de ebullición de entre 30 y200 °C.
En principio, el líquido del combustible para unmotor Otto debe tener una consistencia talque el motor disponga en todos los estadosde funcionamiento de una mezcla gaseosa einflamable de combustible y aire. Para cadamotor está prescrito qué cualidadesadicionales debe tener el combustible. Lascualidades importantes como p. ej. la
reducción de coquización en las válvulas deadmisión se alcanzan mediante aditivos.
La denominada resistencia al picado sedescribe mediante el número de octanos delcombustible (octanaje). Para el combustiblede calidad normal es de 91 y el de calidadsúper de 95. Cuanto más alto es el octanaje,más baja es la tendencia al encendidoespontáneo de la mezcla de combustible yaire con la alta presión del motor. El octanajenecesario describe la resistencia al picado queprecisa el motor en el combustible para que nose produzcan encendidos espontáneos nodeseados. Si se producen este tipo deencendidos espontáneos, éstos se detectancon frecuencia debido a los ruidos degolpeteo y picado. Éstos se producen debidoa los altos picos de presión incontrolados quepueden ocasionar graves daños al motor en lacámara de combustión.
Depósito de combustiblePara los automóviles actuales se utilizan sobretodo depósitos de combustible de plástico ode acero. Los depósitos de acero se utilizansobre todo en los vehículos para EE.UU. conclasificación LEV (Low Emission Vehicle), yaque es más fácil la obligada delimitación delcombustible volátil.
Los depósitos de plástico ofrecen la ventajade ser más ligeros, poder fabricarse con másfacilidad en la forma deseada y ofrecen granseguridad en caso de accidente.
El depósito de combustible se adapta a lacarrocería para ahorrar espacio. Porcuestiones de seguridad se encuentra delantedel eje trasero. De este modo, el riesgo derotura en caso de accidente es relativamentebajo.
Como se ha indicado, la gasolina tiende aevaporarse. Para evitar que estos vapores
lleguen al medio ambiente, la estanqueidaddel sistema general del depósito decombustible es de extrema importancia. Paraello se reduce al mínimo el número de orificiosy pasos del interior hacia el exterior. Losorificios inevitables se estanqueizan mediantecomplicados sistemas.
El depósito de combustible es un sistemacompleto que realiza otras funciones ademásde almacenar el combustible. Concretamenteson:
• Alojamiento de la bomba de combustible ydel filtro de combustible, si procede
• Extracción de aire durante el repostaje
• Ventilación y purga durante elfuncionamiento
• Limpieza del gas de purga.
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9 - Depósito de combustible
Índice Explicación Índice Explicación
1 Tubo de llenado de combustible 5 Tubería de purga de aire de llenado
2 Abertura izquierda de servicio contubería de alimentación
6 Filtro de carbón activado
3 Abertura derecha de servicio 7 Tubería de purga de aire de servicio
4 Tubería de aire de barrido
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Bomba de combustibleEn los automóviles modernos se utilizanúnicamente bombas de combustible deaccionamiento eléctrico. La bomba decombustible está diseñada de forma quepuede transportar la máxima cantidad quepodría demandar el motor, es decir, a plenacarga con el régimen de revoluciones nominal.En este punto de servicio debe suministraruna cantidad definida de combustible con unapresión determinada. Esto significa que con elmotor al ralentí y a carga parcial, la bombademanda una cantidad de combustible variasveces superior a la necesaria.
Un regulador de presión se encarga de quesolo llegue al motor la cantidad necesaria. El
exceso de combustible se conduce de nuevoa la reserva de combustible.
Los vehículos modernos tienen en laactualidad bombas de combustible eléctricas,que suministran una cantidad de combustibledefinida en función del número derevoluciones del motor.
Por lo general, la bomba de combustible semonta en el depósito. Por eso se habla debombas internas del depósito. En estaubicación quedan bien protegidas contra lacorrosión y el ruido de la bomba se amortiguacorrectamente.
Filtro de combustibleEl filtro de combustible tiene la función deproteger al sistema de combustible de laentrada de suciedad. En especial las válvulas
de inyección son muy sensibles y puedenestropearse debido a las más pequeñaspartículas de suciedad.
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Recipiente de desbordeEn el recipiente de desborde se encuentran laelectrobomba de combustible (EKP) y unabomba de chorro aspirante. El recipiente dedesborde está abierto hacia arriba. Aseguraque la bomba de combustible esté siempresumergida en combustible para que nuncaaspire aire. En especial cuando el nivel dellenado es bajo y la dinámica de marcha alta, elrecipiente de desborde asegura unaalimentación sin burbujas.
Válvula de primer llenado
En la base del recipiente de desborde seencuentra una válvula de primer llenado. Sufunción es dejar pasar combustible alrecipiente al repostar con el recipiente vacío.Sin embargo, impide el retorno delcombustible al depósito.
10 - Recipiente de desborde
Índice Explicación
1 Alimentación de combustible
2 Recipiente de desborde
3 Válvula de primer llenado
4 Bomba de chorro aspirante
5 Válvula de sobrepresión
6 Depósito de combustible
11 - Funcionamiento de la válvula de primer llenado
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Bomba de chorro aspirante
Durante el funcionamiento, la bomba dechorro aspirante se ocupa de que el recipientede desborde se llene. Está accionada por laalimentación de combustible. La bomba dechorro aspirante tiene forma de inyector.Cuando fluye combustible a través de ella,arrastra también el combustible que seencuentra alrededor.
Válvula de sobrepresión
Si se precisa que pase más combustible por laentrada del que puede fluir a través de labomba de chorro aspirante, se abre la válvulade sobrepresión.
De este modo se evita un exceso de presiónen la alimentación de combustible.
Regulador de presiónEn la afluencia de combustible hacia lasválvulas de inyección, el regulador de presiónprocura que se mantenga siempre la presióncorrecta de forma constante.
Si las válvulas de inyección tomaran menoscombustible que el suministrado por la bombade combustible, aumentaría la presión en el
conducto de alimentación. El regulador depresión se encuentra en este conducto dealimentación en el depósito. El incremento dela presión abre una válvula contra un resorte através de la cual se conduce el exceso decombustible de retorno al depósito.
12 - Funcionamiento de la bomba de chorro aspirante
13 - Funcionamiento de la válvula de sobrepresión
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Preparación de la mezcla
Válvulas de inyecciónEn los motores actuales, cada cilindro poseeuna válvula de inyección propia (inyecciónmultipunto). Las válvulas de inyección seencuentran en el sistema de aspiración o en la
culata. Inyectan el combustible en el conductode admisión poco antes de la válvula deadmisión.
Funcionamiento
La válvula de inyección recibe combustible através de la tubería de alimentación. La agujadel inyector cierra la válvula de inyección, demodo que no se inyecta combustible. La agujadel inyector se mantiene cerrada gracias alresorte de cierre.
Cuando es preciso inyectar combustible, labobina magnética recibe corriente. Se crea uncampo magnético que tracciona la armadurade electroimán. De este modo se abre la agujadel inyector y se inyecta combustible.
Cuando es preciso finalizar la inyección, separa el flujo de corriente. El campo magnéticodecae completamente y el resorte de cierrepresiona la aguja del inyector para que vuelvaa su alojamiento.
14 - Válvula de inyección
Índice Explicación Índice Explicación
1 Aguja del inyector 5 Resorte de cierre
2 Carcasa 6 Conexión eléctrica
3 Armadura de electroimán 7 Tubería de alimentación decombustible
4 Bobina magnética
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Equipo eléctrico del motor
Sensores
Medidor de volumen de aire demembrana térmica (HFM)
El HFM mide el volumen de aire aspirado ytransmite este valor en forma de señaleléctrica al dispositivo de mando. Eldispositivo de mando (sistema de control delmotor) calcula junto con el número derevoluciones del motor el caudal de inyecciónbásico.
En caso de fallo de este sensor, p. ej. debido asuciedad, el dispositivo de mando puede crearun valor alternativo mediante magnitudesalternativas como el régimen de revoluciones,la presión y la temperatura del tubo deadmisión.
Sensor del cigüeñal
El sensor del cigüeñal proporciona la señal derégimen de revoluciones. Esta sirveespecialmente, para calcular el caudal deinyección básico en combinación con el HFM.
Se utilizan sensores del cigüeñal sincontactos. Funcionan generalmente de formainductiva, es decir, gracias a un campomagnético. Para ello se monta sobre elcigüeñal el denominado engranajeincremental. El sensor del cigüeñal seencuentra muy cerca de este engranaje en elcárter del cigüeñal. El cigüeñal registra elmovimiento del engranaje incremental y, deeste modo, el del propio cigüeñal. Lavelocidad a la que gira el engranajeincremental se envía como señal eléctrica alsistema de control del motor y a partir de ellase calcula el régimen de revoluciones.
La señal se utiliza también para la regulacióndel régimen de revoluciones al ralentí, ladesconexión por deceleración y la limitacióndel régimen de revoluciones.
En caso de fallo del sensor del cigüeñal, esposible continuar en marcha de emergenciadel motor gracias al sensor del árbol de levas.
15 - Medidor de volumen de aire de película térmica
Índice Explicación
1 Medidor de volumen de aire depelícula térmica
2 Conducto de aire filtrado
16 - Sensor del cigüeñal
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Sensor del árbol de levas
El sensor del árbol de levas proporciona laposición de los árboles de levas. De estemodo se determina la posición PMS deencendido del motor.
Su función es análoga a la del sensor delcigüeñal. También sobre el árbol de levasexiste un engranaje, llamado en este casorueda transmisora. El sensor del árbol de levasse monta directamente al lado en la culata.
En caso de fallo del sensor del árbol de levasno es posible arrancar el motor.
Sensor de presión del tubo de admisión
Mediante el registro de la presión del tubo deadmisión puede calcularse un valor exacto delcaudal de aire para cada cilindro. A partir deeste valor se adapta la duración de la aperturade la válvula de inyección y, de este modo, elcaudal de inyección.
Sensor de temperatura del aire deadmisión
De modo similar al sensor de presión del tubode admisión, el sensor de temperatura del airede admisión contribuye a una determinaciónexacta del caudal de inyección. Latemperatura del aire determina su densidad.Esto significa que si el aire está frío, el mismovolumen tiene más masa que si el aire escaliente. Es decir, cuando el aire está fríoexiste más oxígeno en la cámara decombustión por lo que la inyección puede sermás larga.
17 - Sensor del árbol de levas
18 - Sensor de presión del tubo de admisión
19 - Sensor de temperatura del aire de admisión
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Sondas lambda
Las sondas lambda miden el contenido deoxígeno de los gases de escape. Esta señalpermite al sistema de control del motor unaregulación exacta del caudal de inyección, deforma que se logra un valor de λ = 1.
La sonda no se pone en funcionamiento hastauna temperatura de aprox. 250 °C a 300 °Cpor lo que se calienta de forma eléctrica.
Se utilizan dos sondas lambda. Antes delcatalizador se encuentran la denominadasonda de regulación. Ésta es responsable dela regulación lambda. Puede determinar conprecisión la concentración de oxígeno en losgases de escape, lo que permite calcular larelación de aire y combustible en la cámara decombustión.
La segunda sonda lambda se encuentra tras elcatalizador. Se denomina sonda monitor ypermite la supervisión del funcionamiento delcatalizador. No proporciona un valor exacto delcontenido de oxígeno en los gases de escape,sino que solo puede detectar una divergenciade λ = 1.
20 - Sonda lambda
21 - Sondas lambda
Índice Explicación Índice Explicación
1 Sonda lambda (sonda de regulación) 3 Sonda lambda (sonda monitor)
2 Catalizador
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Sensor de la válvula de mariposa
La posición de la válvula de mariposa se utilizapara la compensación teórica-real. Se controlasi la válvula de mariposa está tan abierta comoprescribe el sistema de control del motor. Porcuestiones de seguridad se utilizan doselementos sensores que se complementanmutuamente.
Módulo del pedal acelerador
El módulo del pedal acelerador registra laposición del pedal (acelerador) y, de estemodo, el deseo del conductor referente a lapotencia del motor. Se trata de la magnitud deentrada más importante para el sistema decontrol del motor para calcular laespecificación teórica para la válvula demariposa.
También el pedal acelerador tiene, porcuestiones de seguridad, dos elementossensores.
Sensor de temperatura del refrigerante
El sensor de temperatura del refrigerantedetermina y suministra la temperatura delmotor. En función de ésta se adaptan, p. ej. eltiempo de inyección, el momento deencendido y el régimen de revoluciones enralentí. Estos estados de funcionamiento sonel arranque en frío y el calentamiento.
Asimismo, se detecta un sobrecalentamientodel motor y, si procede, se emite una señalpara el conductor.
Dispositivo de mandoEl dispositivo de mando (sistema de controldel motor) es el centro de cálculo y deconmutación del motor. Los sensoresmontados en el motor y en el vehículoproporcionan las señales de entrada.
En el dispositivo de mando se almacenan lasfunciones para el funcionamiento del motor.Asimismo, también guarda los valores teóricospara las magnitudes de entrada en función delcorrespondiente estado de funcionamiento(los denominados campos característicos). Eldispositivo de mando compara los valoresteóricos y reales y calcula a partir de éstos lasmagnitudes de ajuste para los diferentes
actuadores y las envía en forma de señaleseléctricas.
Los actuadores ejecutan las órdenes deldispositivo de mando. El efecto de estaimplementación vuelve a ser registrado por lossensores y enviado al dispositivo de mando, elcual por su parte reacciona de formaapropiada. Esto se denomina un circuito deregulación.
El dispositivo de mando por sí mismo recibecorriente de un componente denominado reléprincipal. El conductor conecta este reléprincipal a través del encendido.
22 - Sensor de temperatura de refrigerante
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Actuadores
Válvula de mariposa
En los motores de gasolina convencionales, laposición de la válvula de mariposa esresponsable de la potencia del motor. Limita lacantidad de aire aspirada a la que finalmentese agrega la correspondiente cantidad decombustible.
El dispositivo de mando calcula la posiciónteórica de la válvula de mariposa sobre la basede una especificación del par de giro. En lofundamental, el conductor influye sobre ésta através de la posición del pedal acelerador y eldispositivo de mando la determina con ayudade diagramas característicos.
La válvula de mariposa se abre de acuerdo a laespecificación mediante un motor eléctrico.
Si se producen fallos en el sistema, la válvulade mariposa se mueve hasta una posición defuncionamiento de emergencia que solopermite regímenes de revoluciones bajos.
Válvulas de inyección
La función de las válvulas de inyección sedescribe en el apartado Sistema depreparación de la mezcla.
Bobinas de encendido
Las bobinas de encendido generan la altatensión necesaria para que salte una chispa dela bujía.
Las bobinas de encendido sontransformadores. Los transformadoresconstan de dos bobinas con diferente númerode vueltas (bobina primaria y bobinasecundaria) y un núcleo de hierro. En funciónde los diferentes números de vueltas, setransmite la tensión. La bobina secundariatiene hasta 150 veces más vueltas que laprimaria. De este modo se genera una tensiónsecundaria que también es 150 más alta quela primaria.
La bobina primaria recibe tensión delencendido (borne 15) con la red de a bordo. Laenergía se almacena en la bobina deencendido en forma de campo magnético. Sise precisa un encendido, el sistema de controldel motor interrumpe el circuito de corriente y,de este modo, deja que el campo magnéticodecaiga por completo. Al decaer el campomagnético se crea una tensión de inducciónsensiblemente mayor que la tensión de la redde a bordo. La tensión de inducción setransforma a través de la bobina secundaria entensión de encendido de hasta 40 000 V.
Bujías
Las bujías tienen la función de encender lamezcla de gasolina y aire. Generan para ellouna chispa que se descarga debido a la altatensión entre dos electrodos.
Válvula de purga de aire del depósito
Abre y cierra la tubería de aire de barrido entreel filtro de carbón activado del sistema deventilación de depósito de combustible y elsistema de aspiración.
23 - Bobina de encendido
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