Bosch Diesel – La tecnología del futuro

Autorex Peruana S.A. Thorsten Körner

Como todo empezó Rudolf Diesel 1858 - 1913

1897

El desarrollo de la inyección Diesel 1887 Rudolf Diesel presentó en Alemania el primer prototipo de un motor Diesel

1994 Primer Sistema de Unidad Inyectora (UIS) para vehículos utilitarios 1995

1927 Primera bomba inyectora en línea de serie

1995 Primer Sistema de Bomba Unitaria (UPS)

1962 Primera bomba inyectora distribuidora de pistón axial EP-VM

1997 Primer sistema de inyección de presión modulada Common Rail

1986 Primera bomba inyectora distribuidora de pistón axial con regulación electrónica

1998 Primer Sistema de Unidad Inyectora (UIS) para automóviles

El primer vehículo liviano Diesel

1936

Mercedes 260 D

¡Diesel adelante!

Porcentaje de vehículos nuevos Diesel (Europa occidental)

Diesel-Einspritzsysteme

[%] 200

Potencia 60 kW / l

150

100

Consumo

7 l /100 km

50

NOX  0,50 g/km PM  0,05 g/km

Emisión

90

92

94

96

98

2000

02

04

06

08

Los ciclos del motor Diesel

admisión

compresión

trabajo

escape

Procesos de combustión Diesel

Antecámara

Cámara de Turbulencia

• tecnología anticuada • mercado grande

Inyección directa

• tecnología actual • Diesel-Boom

Equipamiento de inyección Diesel convencional

cañerías

inyectores

filtros

bomba de alimentación regulador

bomba de inyección

Bomba de inyección en línea

Cada cilindro del motor está conectado a uno de los elementos de la bomba de inyección, que están dispuestos en línea.

Componentes de la bomba de inyección lineal

Válvula y racor Elemento (cilindro y pistón) Corona dentada

Resorte del pistón

Eje de levas Rodaje

Rodillo

Tipos de bomba lineal

M 550 bar

• Autos de paseo • Utilitarios livianos

A 750 bar

MW 1.100 bar

P1…3000 950 bar

• Camiones leves hasta porte mediano • Tractores • Motores industriales

P 7100…8000 1.300 bar

• Camiones pesados • Motores industriales

Bomba de alimentación

La bomba de alimentación aspira el combustible del tanque y lo impulsa bajo presión a la cámara de admisión de la bomba, a través del filtro de combustible.

Bomba de alimentación de efecto simple

1 2 3 4

excéntrico eje cámara de trabajo cámara de succión

alimentación 1 2

La bomba de alimentación de efecto simple sólo actúa en la fase de alimentación.

válvula

émbolo 3 4

Bomba de alimentación de efecto doble

1 2 3 4

eje excéntrico cámara de trabajo cámara de succión 1 2

La bomba de alimentación de efecto doble actúa en ambos movimientos del émbolo.

válvulas

3

émbolo

4

Regulador (mecánico o electrónico)

Dispositivo mecánico o electrónico que regula las revoluciones del motor en sus diferentes regímenes de funcionamiento

Control electrónico (EDC) Sensores: • Temperatura • RPM • Carga del motor

Valor teórico: Sensor del pedal acelerador

Señales de Comando • Volumen de Inyección • Punto de Inyección

Unidad de mando (ECU)

Elemento de bomba Función Los elementos de bomba están formados por un pistón y un cilindro de bomba. Lo decisivo para la función de los elementos de bomba es el ajuste exacto del pistón y del cilindro y también la con.guración de la rampa de mando.

Ventaja Bosch Medidas precisas entre cilindro y pistón. Mayor presión de inyección.

Ventaja Bosch Control de mecanización por computadora. Coordinación óptima com todo el sistema. Seguridad de funcionamiento perfecto.

Ventaja Bosch

Elemento brida

Utilizado en primer equipo. Aprobado por las ensambladoras. Máxima confiabilidad.

Funcionamiento del elemento

La regulación de la cantidad de inyección se consigue mediante el movimiento de la varilla de regulación.

Generación de presión

Regulación de la cantidad de inyección

La presión se genera mediante el movimiento del émbolo del elemento.

Exactitud del elemento de bomba

Tolerancia finísima de diámetro (0,2 µm) Lapiz 0,5 mm

pelo una micra (1 µm) 0,06 mm 0,001 mm

Arista de mando exacta

Los competidores Existen claras diferencias en la ejecución y tolerancia con respecto a los elementos de bomba Bosch. Ellas afectan al caudal y al momento de inyección, con lo que influyen negativamente sobre el funcionamiento del motor. En casos extremos, pueden producirse daños en el motor o incluso incendiarse el mismo.

Conjunto portainyector

Garantiza la inyección ideal de combustible en la cámara de combustión:

• en la medida correcta • en el momento exacto • la mejor mezcla aire-combustible

Tipos de conjuntos portainyectores

1

2

3

4 Conjunto Portainyector de 1 resorte

1

Conjunto Portainyector de 2 resortes

2

Conjunto Portainjector STH

3

Inyector del 4 Common Rail (CRI)

Principales componentes del conjunto portainyector doble resorte

Entrada del combustible

Retorno del combustible Cuerpo del portainyector Muelle de presión Perno de presión Disco intermediario

Tuerca conectora Aguja del inyector Inyector

Reparación y prueba del portainyector doble resorte Procedimiento de trabajo • Utilizar exclusivamente el probador de inyectores EPS 100 con fluido de calibración ISO 4113 • Limpiar cuidadosamente el conjunto inyector (sin escobilla) • Desarmar el conjunto, evitando confusión de piezas (sobre todo los componentes de la segunda etapa de inyección • Revisar piezas

• Armar el conjunto inyector (reemplazar tapa del portainyector) • Comprobar la presión de apertura de la primera etapa (2da etapa NO se calibra)

• Calibrar la presión mediante la substitución de la varilla de presión (0.02 mm = 4-6 bar) • Una mala calibración causa la rotura de la punta del inyector, pudiendo dañar el motor

Inyectores (Toberas)

Para motores con cámara de turbulencia. El combustible es inyectado en la antecámara o cámara de turbulencia.

Inyector de espiga

Inyector de orificios Para inyectores de inyección directa. El combustible es inyectado directamente en la cámara de combustión del motor sobre la carcasa del pistón

Elevado nivel de calidad de fabricación Tecnología ultramoderna para valores de emisión de humo y bajo consumo

Identificación de Inyectores

D L L A 150

S

(D)

identificación

Ángulo de pulverización

A = sin ranura B = con ranura L = Lang (largo) L = Loch (orificio) N = Nadel (espiga) D = Düse (inyector)

178

Diámetro P = 14mm R = 16mm S = 17mm T = 22mm U = 30mm V = 42mm W= 50mm

D = con efecto de estrangulamiento

Tipos de inyectores de orificios

TIPO S Los sistemas de inyección más antiguos utilizaban los Tipo S. Sin embargo, la evolución tecnológica exige componentes cada vez menores, ya que se van agregando nuevos componentes, mayor número de válvulas por cilindro, utilización de top-brake, etc. Por eso los sistemas de inyección más actuales utilizan el inyector P, más compacto.

Toberas S - Tamaño mayor, borde superior Ø 17 mm Toberas P - Tamaño menor, borde superior Ø 14 mm

TIPO P

Inyectores – Calidad BOSCH

Toberas desarrolladas para alta performance

Redondamiento hidráulico de los orificios

Juego de la aguja y del cuerpo de la tobera

Precisión de los orificios de inyección

Tratamiento superficial con adición de cromo Los inyectores poseen una influencia decisiva sobre la potencia, consumo de combustible y emisión de sustancias nocivas. Por esta razón no debería meterse en experimentos en lo que se refiere a los inyectores. Con el know-how de líder mundial para sistemas de inyección diesel, Bosch le garantiza siempre la tecnología más moderna y una coordinación óptima de los componentes. Este know-how y procedimientos de fabricación ultramodernos son ventajosos para el consumidor.

Inyectores BOSCH – Lo barato sale caro

Para un camión de 6 cilindros

promedio de consumo de 2,5 km/l (40 litros p/ 100 km)

Precio de 6 inyectores Bosch: Precio de 6 inyectores de la competencia: Diferencia:

6 x US$ 40,00 = US$ 240,00 6 x US$ 23,00 = US$ 140,00 US$ 100,00

Consumo de combustible después de andar 100.000 km: 100.000 km x 40 litros = 40.000 litros de diesel 100 km Considerándose un ahorro de combustible de sólo 1% cuando son utilizados los inyectores Bosch con relación a los inyectores de la competencia, tenemos: Ahorro de 1% = 400 litros

Diesel = US$ 0,75 / litro

400 x US$ 0,75 = US$ 300,00

100 Costo Bosch (más alto) – 300 de ahorro de combustible

US$ 200

ahorro total con producto Bosch

Bomba de inyección rotativa

Los motores pequeños de marcha rápida, necesitan una instalación de inyección de poco peso y reducidas dimensiones de montaje. Bombas de inyección rotativas son adecuadas para motores con hasta un máximo de 6 cilindros

Grupos de componentes

1

2

3 Regulador mecánico de rotación Bomba de alimentación de paletas con válvula reguladora de presión 4 Válvula electromagnética de parada (ELAB) Bomba de alta presión con distribuidor 5 Avance de inyección

Bomba de inyección: componentes y piezas de desgaste Eje de comando

Bomba de alimentación

Conjunto porta rodillos

Discos de levas

Cabezal hidráulico Porta válvula (racor de impulsión)

El mantenimiento de los repuestos originales Bosch garantiza: • Mayor vida útil a la bomba • Mejor rendimiento del motor • Mayor ahorro de combustible • Menor emisión de gases contaminantes

Émbolo variador de avance

Carcasa

Bomba rotativa con pistón radial (VP44)

Sensor de revoluciones

Unidad de Control (ECU)

Pistones

Bomba Bombade de alimentación alimentación Variador de avance

Válvula dosificadora

Válvula controladora

Bomba rotativa electrónica: esquema de funcionamiento

conjunto inyector

unidad de mando

Entrada Salida Sensor de temperatura

Pedal eléctrico

Sensor de temp. y presión de aire

VP44 Sensor de revoluciones

Tecnologías modernas: UI/UP y Common Rail

Tendencias de los Sistemas Diesel

Livianos y Pesados

Conceptos Diesel modernos con regulación electrónica (EDC)

RE 30

VP 44

UIS

UPS Common Rail

Conceptos Diesel modernos con regulación electrónica (EDC) UP

Unit Pump System

STH

+

+

=

Sensores y componentes

UPS

Unit Injector System

UI

+

CP

Sensores y componentes

= Common Rail System

CRI

+

UIS

+

Sensores y componentes

=

CRS

UPS - Sistema de Bomba Unitaria

Unidad bomba: esquema de funcionamiento

Entrada de datos

Salida de datos Bomba unitaria

Conjunto portainyector Pedal eléctrico

Sensor de rotación

Sensor de temperatura Sensor de temp. y presión de aire

Sensor de revoluciones

UIS - Sistema de Unidad Inyectora

UI - Esquema de funcionamiento

Salida Entrada de datos Sensor de temp. y presión de aire

Bomba y conjunto portainyector

Sensor de rotación

Pedal eléctrico Sensor de temperatura

Sensor de revoluciones

Unidad inyectora: componentes

Acionamiento por el eje de comando

Embolo de la bomba Culata Retorno

Inyector

Válvula electromagnética

Alimentación

Lupo 3L: Ahorro con tecnología

1999: VW Lupo 3L TDI

Consumo < 3 l/100 km 1164 cm², 45 kW, 165 km/h

Equipado con Bosch Unit-Injector-System UIS

Volkswagen “1L”

2002: Prototipo

Consumo < 1 l/100 km 500 cm², 7 kW, 125 km/h Equipado con Bosch Unit-Injector-System UIS

Sistema de inyección Diesel – Common Rail

Common Rail - Componentes

Galería

Inyector

Bomba de alta presión

Bomba de engranajes

Regulador de presión

Sensor de presión de galería

Válvula de desactivación del elemento

Common Rail - esquema de funcionamiento

retorno

Riel común

tanque

Sensor de rotación

Conjunto portainyector Sensor de temperatura

Sensor de temp. y presión de aire

Pedal eléctrico Sensor de revoluciones

Bomba de Alta presión

Common Rail: elementos del riel común

2

3

1

4

6

5

7 1 = Rail 2 = Entrada desde la bomba de alta presión 3 = Sensor de presión del rail 4 = Válvula limitadora de presión 5 = Retorno 6 = Restrictor 7 = Conductor al inyector

Common Rail: bombas de alta presión

CP1

CP2

CP3

Common Rail: bomba de alta presión

1

2 3

4

7 8

5 6

1

=

Entrada de combustible

2

=

Unidad de medición/ Electroválvula proporcional

3

=

Conexión de alta presión

4

=

Bomba de engranajes

5

=

Válvula de presión

6

=

Válvula de aspiración

7

=

Anillo poligonal

8

=

Árbol excéntrico

Inyector Common Rail

1.+2. generación Válvula magnética

3. generación Tecnología piezo

Inyector Common Rail: funcionamiento

corriente

Movimiento válvula presión

Movimiento aguja Volúmen de inyección

Zeit →

Common Rail: funcionamiento del inyector

Common Rail: actor piezoeléctrico

tobera

electrodo positivo

Elementos piezoeléctricos

electrodo negativo

El vehículo Diesel más potente del mundo

Sistema Common Rail de Bosch 3ra generación (hasta 2000bar)

Audi Q7 6,0 TDI

   

V12 6,0 ccm 368 kW (500 HP) 1.000 Nm

Exigencias a motores Diesel

Control de emisiones Combustión optimizada

Reducción de ruidos

Pre-Inyección

Inyección principal

Post-Inyección

Componentes de los gases de escape

CO2

Dióxido de carbono

H2 O

Vapor de agua

CO

Monóxido de carbono

HC

Hidrocarburos

„Combustión ideal“

Elementos contaminantes NOx

Óxidos de nitrógeno

PM

Partículas

Normas de emisiones

Las normas EURO estipulan límites permitibles para: Monóxido de carbono CO

Solución mediante exceso de aire

Hidrocarburos HC Óxidos de nitrógeno NOx

Tratamiento de gases

Partículos

Tratamiento de gases

Reduccion de Emisiones

HC, CO

NOx, HC, CO

PM, HC, CO

Catalizador de oxidación Catalizador de Nox Außermotorische Maßnahmen

Filtro de partículas

Oxidación de:

2 metodos:

Filtración de partículas mediante:

- partículas - hidrocarburos - monóxido de carbono

- Catalizador SCR (con amoníaco)

Conversión < 80%

Conversión a partir de 250°C

- Catalizador NSCR (combustible sin quemar)

- fibra cerámica - cerámica porosa - metales sinterizados filtración >> 95%

Donoxtronic y Filtro de Partículas

Turismos

Medianos

Pesados Denoxtronic 1

Denoxtronic 2 Filtro de partículas

DenoxTronic de Bosch: Para un vehículo limpio

 Reducción de emisión de NOx en 85% y de partículas en 40%  Nissan es el primer fabricante en utilizar este sistema en serie en Japón

 Se utiliza líquido AdBlue, compuesto por 2/3 de agua y 1/3 de úrea  la úrea reacciona con los gases de escape formando amoníaco  en la segunda fase el amoníaco reacciona con los NOx del escape, formando agua y nitrógeno inofensivo  el líquido AdBlue es inyectado a presión al sistema  La computadora puede variar la cantidad de AdBlue suministrada al sistema  Una segunda generación del Denoxtronic trabajará sin presión de aire

DenoxTronic de Bosch: Componentes

Tanque AdBlue

Módulo de suministro

Sensor de temperatura

Acumulador de aire Sensor de emisiones

Sensor de nivel

Unidad de mando

Entrada de aire

Dosificador

Sensor de temperatura

Gases limpios

Bio Diesel: Problemas

 Comportamiento de disolvente: riesgo para empaques, etc.  Inestable a largo plazo, deterioro químico y bactrial  Contenido de agua: características higroscópicas  Punto de ebullición

 Mayor viscosidad  Poder calorífico menor

Quelle: Degussa

Bio Diesel: Daños

Schäden durch Biodiesel

Bio Diesel: Daños

Bio Diesel: Daños

Schäden durch Biodiesel

Obstrucción de orificios

Corrosión

Record con Common Rail de Bosch…

AUDI R10 TDI – ganador en las 24 horas de Le Mans, USA

El Diesel más rápido…

Bosch Common-Rail 3. generación hasta 2000 bar

   

V12 de aluminio 5500 ccm 478 kW (650 PS) 1.100 Nm

Equipamiento de un taller Diesel moderno

¿Qué vehículo no requiere equipamiento?

Conceptos de Reparación

Feldinstandsetzung im Bosch Diesel Center CP2

UP Stufe1

UI-N Stufe1

CRI CRIN Stufe 1











2003

2004

2004

2004

2005

VP29 VP30

VP44

CP1

CP3







2002

2002

2002

Limpieza e higiene

Líquido de calibración ISO 4113

¿Por qué usarlo? No daña los equipos de diagnóstico (banco y probador de inyectores) debido a la resistencia a la corrosión  Diagnóstico más preciso debido a su pureza  No produce espuma (rapidez y exactitud de medición) 

¡Sin ISO 4113 no hay garantía de medición!

Probador de inyectores EPS 100

Características y aplicaciones:  Diagnóstico preciso de inyectores de doble resorte  Medición de estanqueidad  Control de chirrido  Certificadas con ISO 8984  Presiones de hasta 400 bar  Uso con inyectores del tipo P, R, S y T

Unidad de extracción EPS 738

Características y aplicaciones:  reduce al mínimo riesgos para la salud  no contamina el medio ambiente  permite una visualización del chorro  recicla el líquido de calibración  funciona con una línea de aire presurizado

Scanner para vehículos pesados SDC 700

Características, aplicaciones y beneficios: Scanner para sistemas de inyección diesel en camiones y autobuses Identifica el número de la unidad de mando  Lee los códigos de errores  Borra la memoria de errores  Prueba la compresión dinámica  Verifica la función de los sensores del sistema

Scanner para vehículos ligeros KTS 550

Características, aplicaciones y beneficios: Esencial para el diagnóstico de sistemas de inyección, encendido, ABS,… en automóviles europeos, americanos y japoneses  Scanner, multímetro, osciloscopio,  Fácil manejo mediante Windows (KTS 650)  Visualización en PC (KTS 550/650) o en pantalla (KTS 650)  Siempre actualizado mediante ESI[tronic] 

Complejidad Esfuerzo de Diagnóstico

Posibilidades de diagnóstico

CRS: 23 componentes EDC 17 > 2000 tipos de falla VE/EDC: 12 componentes

EDC 16 1600 tipos de falla

Reiheneinspritzpumpe A: 6 componentes MSA 6 50 tipos de fallas

EDC 15 960 tipos de falla MSA 11 70 tipos de falla

Modularität

Banco electrónico EPS 815

Características, aplicaciones y beneficios:  Banco de 20 HP  Control electrónico  Medidores electrónicos de caudal  Adaptable para TODOS los sistemas de inyección  Construcción robusto  PC con sistema Windows  Compatibilidad con el programa ESItronic

Kits de Prueba

¡Sólo en conjunto con el banco EPS 815!

Kit Common Rail (CRS)  prueba de bombas CP1, CP2 y CP3  prueba de inyectores CRI y CRIN

Kit VP44  prueba de bombas VP44 Zexel y Bosch

Analizador de gases y opacímetro BEA 350

Características, aplicaciones y beneficios:  Sistema modular para medición de gases y humos  Uso en motores diesel y a gasolina  Alta precisión  Mantenimiento rápido  Uso simple con pocas teclas  Pantalla incorporada para óptima lectura  Otras funciones de medición: sonda lambda, ángulo de encendido, comienzo de inyección,…

ESItronic - Autopartes - Diagnóstico vehicular

- Partes de reposición diesel - Partes de reposición eléctrica

- Archivo de partes - Manuales de reparación

- Mecánica vehicular - Diagramas de conexiones

-Tablas de calibración Diesel - Partes de reposición diesel Zexel

- Tablas de calibración Zexel - Tiempos de trabajo

- Mantenimiento y servicio

Mitos y Leyendas sobre componentes Diesel

Mitos y Leyendas sobre componentes Diesel La superficie del elemento tiene que estar siempre brillosa. En estos casos no se trata de una falla de fabricación, sino de un proceso de limpieza que es efectuado entre la camisa y pistón del elemento para garantizar un ajuste perfecto entre ambos, y que tal procedimiento hace parte del proceso de fabricación normal. Este proceso es imprescindible en algunos conjuntos de elementos para eliminación de las impurezas provenientes de la confección del elemento, garantizando así un ajuste preciso de 2,5 micrones y grado de acabado de 0,7 micrones de rugosidad o sea, acabado lapidado.

EN BUEN ESTADO

DESGASTE POR COMBUSTIBLE

DESGASTE POR COMBUSTIBLE

Mitos y Leyendas sobre componentes Diesel El inyector falla al poco tiempo de uso En estos casos tampoco se trata de una falla de fabricación y si de un proceso de desgaste causado por el uso de combustible contaminado, ya sea por partículas sólidas, por sustancias agresivas (kerosene) o por agua, la falta de limpieza en durante el trabajo de mantenimiento o el cambio irregular de filtros de combustible. SUPERFICIE GASTADA

PUNTA GASTADA

Un inyector solo tiene una falla de fabricación o de material, si NO pasa las pruebas de estanqueidad y de pulverización ANTES de ser instalada por PRIMERA VEZ.

Mitos y Leyendas sobre componentes Diesel En el motor TD100A de Volvo fallan las toberas nuevas. Este es uno de los casos típicos de desgaste en el conjunto portainyector. Muchas veces se le culpa al inyector, y no se percata que el causante de la falla es un cuerpo inyector en mal estado, resortes de presión gastados y esmerilados, colocación de lainas incorrectas, regulación deficiente, etc.

Mitos y Leyendas sobre componentes Diesel El inyector no chirría. En estos casos habrá que tomar en cuenta el GRUPO DE SONIDO al cual pertenece dicho inyector. Los grupos de sonidos (chirridos) son caracterizados por el perfil geométrico de la aguja en el cuerpo del inyector. Se producen cuando la tobera está nueva y eventualmente en artículos usados.

Grupo I

El chirrido es escuchado a cualquier velocidad de prueba.

Grupo II

Buena emisión de chirrido con movimientos lentos o rápidos. Entre ellos, periodos sin sonido.

Grupo III

Buena emisión de chirrido con movimientos lentos o rápidos. Entre ellos, periodos sin sonido.

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