Aplicación de sistemas de alimentación y control de última generación para uso de GNV en vehículos automotrices

"APLICACIÓN DE SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

Y CONTROL DE ULTIMA GENER

.

ACIÓN PARA

USO DE GNV EN VEHÍCULOS AUTOMOTRICES"

INFORME DE COMPETENCIA PROFESIONAL

PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO MECANICO

ALBERTO CÉSAR PAREDES MUÑOZ

PROMOCIÓN 1993- 11

LIMA- PERU

PROLOGO ... 1

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN ... 3

1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ... 3

1.2 OBJETIVO ... 4

1.3 ALCANCES Y LIMITACIONES ... 5

CAPITULO 11: MARCO TEÓRICO ... : ... 6

2.1 SISTEMA ACTUAL DE CONTROL DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN A GASOLINA ... 7

2.1.1 SISTEMAS OBDI Y OBDII ... 7

2.2 EL GAS NATURAL Y SU USO COMO COMBUSTIBLE AUTOMOTRIZ. ··· 12

2.2.1 LOS COMBUSTIBLES GASEOSOS ... 12

2.2.2 EL GNV CARACTERÍSTICAS GENERALES ... 14

2.2.3 ASPECTOS TÉCNICOS DEL GNV COMO COMBUSTIBLE AUTOMOTRIZ ... 16

3.2 ESTRUCTURA DEL SISTEMA ... 24

3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ... 26

3.3.1 CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ... 27

3.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL. ... 29

3.5 DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA ... 33

3.5.1 ECU GAS, UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO DE GAS. ···34

3.5.2 REDUCTOR DE GNV DE PRESIÓN POSITIVA ... 37

3.53 INYECTORES DE GAS ... 41

3.5.4 RIEL DE INYECTORES DE GAS ... .45

3.5.5 CONMUTADOR ... 46

3.5.6 SENSOR DE INDICACIÓN DE GAS PRESENTE ... 47

3.5.7 SENSOR MAP ... 48

3.5.8 SENSOR DE PRESIÓN Y TEMPERATURA DE GAS {PTS). ... 49

3.5.9 VÁLVULA DE CARGA DE GNV ELECTROASISTIDA ... 50

3.5.10 VÁLVULA DE CILINDRO ELECTROASISTIDA ... 51

3.5.11 VARIADORES DE AVANCE ... 52

4.3.1 INSTALACIÓN DEL REDUCTOR DE PRESIÓN POSITIVA.

···61

4.3.2 INSTALACIÓN DE LOS INYECTORES SOBRE EL RIEL ... 63

4.3.3 INSTALACIÓN DEL RIEL CON LOS INYECTORES EN EL VEHÍCULO ... 64

4.3.4 INSTALACIÓN DE LAS BOQUILLAS DE INYECCIÓN DE GAS ... 65

4.3.5 INSTALACIÓN DE LA ECU GAS ... 70

4.3.6 INSTALACIÓN DEL CONMUTADOR ... 71

4.4 INSTALACIÓN MECÁNICA DE LA APLICACIÓN ... 72

4.5 INSTALACIÓN ELÉCTRICA DEL SISTEMA ... 79

4.6 PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y CONTROL ... 86

4.7 CONTROL Y MONITOREO DEL SISTEMA. ... 95

CAPITULO V: EVALUACIÓN DE COSTOS ... 98

5.1 COSTOS FIJOS ... : .. , ... 99

5.2 COSTOS VARIABLES ... 99

5.3 MARGEN Y UTILIDAD ... 99

En vista del cambio de matriz energética orientada al uso del gas natural en todos los sectores siendo uno de ellos el transporte y conociendo la llegada al país de vehículos provistos con control de diagnóstico de última generación, es en este escenario la importancia de contar con sistemas de alimentación de GNV como combustible alternativo que puedan ser aplicados a estos tipos de vehículos.

Además con las políticas actuales del Estado de incentivar el uso del gas natural en autos "O" Km. a través de bonos económicos (programa del "chatarreo") por la adquisición de estos autos nuevos con el sistema de gas ya instalados y debiendo el fabricante ó representante de marca del vehículo mantener la garantía de fábrica, es imperiosa la necesidad de contar ya con la aplicación de estos sistemas.

Este trabajo aborda esta aplicación a través de cinco capítulos. En el capítulo 1, Introducción, se define el problema a tratar,_ el objetivo y los alcances y limitaciones.

El capítulo 111 trata en detalle del sistema de alimentación y control de última generación para la aplicación del GNV.

En el capítulo IV abordamos el tema de la aplicación del sistema para una camioneta Toyota Hilux del año que se realiza a solicitud del representante de marca (Toyota del Perú) para la flota de su cliente, el grupo Backus.

En el capítulo V realizamos la evaluación de costo que nos permite establecer el precio de venta del sistema ya instalado.

1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Los representantes de marcas de vehículos más conocidas en el país tales como Toyota, Honda, Hyundai, Ford, Jeep, Nissan, entre otros, importan modelos

con sistemas de control de acuerdo a las exigentes normativas internacionales.

Es conocido que muchos de estos vehículos muestran diferentes grados de

incompatibilidad con los sistemas tradicionales de alimentación de gas. En ese

sentido muchos fabricantes y representantes de marca no se atreven a garantizar

vehículos con el sistema de gas instalado. Sobre todo, si estos vehículos cuentan

con el sistema de diagnóstico OBDII (Diagnóstico Fuera . de Borda), los cuales

monitorean virtualmente todos los sistemas de control de emisiones y componentes

que afectan el nivel de emisiones y la alteración del correcto funcionamiento del

vehículo

Entre otros los problemas presentados con los sistemas tradicionales son los siguientes:

__ Necesidad de la cancelación de la presencia de eventuales códigos de error

Riesgo de la presencia de eventuales contrapresiones en el múltiple de

admisión, debido a que la alimentación de gas se realiza a través de la entrada de éste por la boca del obturador por medio de un mezclador. Esto

lleva a que el múltiple este en su interior con una mezcla aire/combustible lo cual puede generar contrapresiones en casos de problemas en el encendido

del motor.

Necesidad de instalar dispositivos electrónicos pa�a la emulación de la señal

del sensor de oxígeno, principalmente en los vehículos provistos de

sistemas de diagnóstico OBD. En algunos casos esta emulación no es suficiente y la ECU de gasolina determina que existe una alteración en el

control de combustible pasando a encender la luz de ücheck" en el tablero y

a estrategias de seguridad

Alteración de las condiciones de diseño y funcionamiento original a

gasolina, causada por el uso de "mezclador" y de elementos suplementarios

de protección por riesgo de contrapresiones en la línea de aspiración del

motor originando estrangulación del paso del aire con la consiguiente caída

de potencia y la alteración de la lectura del sensor MAF en vehículos provistos de sensor de flujo de aire.

Nivel de emisiones de los gases de escape y nivel de aprovechamiento del

combustible durante el funcionamiento a gas, fuera del rango exigido por las más exigentes normas intemacion�les.

1.2 OBJETIVO

·-El objetivo es realizar el estudio de la aplicación del sistema de alimentación

y control del GNV como combustible alternativo que permitan ser instalado en

los actuales y más sofisticados sistemas de control tal como el diagnóstico O8Dl1.

Así, se podrá permitir al fabricante ó representante de marca mantener la garantía en autos "O" Kms convertidos a GNV sin ningún temor, de tal manera que tanto

durante el funcionamiento a gas como a gasolina se mantengan inalteradas todas

las estrategias y controles previstos por el fabricante del vehículo.

1.2ALCANCES Y LIMITACIONES

El alcance de este trabajo es para la aplicación de vehículos de inyección electrónica de gasolina de tipo secuencial ó semisecuencial tanto para motores aspirados como en sobrealimentados. No contempla la aplicación para motores con

En este capítulo se presentan los aspectos teóricos sobre los cuales se ha desarrollado el informe. Para este propósito se ha considerado un marco que describe el sistema de control de la alimentación de los actuales vehículos a gasolina. El otro está referido al de las características del gas natural como combustible automotriz. Finalmente se considera el sistema tradicional utilizado para el uso del gas natural como combustible alternativo.

2.1 SISTEMA ACTUAL DE CONTROL DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN A GASOLINA

Debido a las normas vigentes internacionales sobre el control del nivel de emisiones y poluciones en los gases de escape de los vehículos automotrices de combustión interna, es que los fabricantes de vehículos se ven en la obligación de incorporar sistemas de control cada vez más exigentes en el sistema de alimentación de combustible.

El sistema que a nivel internacional actualmente está siendo uniformizado y

estandarizado en los vehículos, es el denominado 0B011 ("diagnóstico fuera de borda"). Para la aplicación en la Comunidad Europea se le denomina EOBDII. Previo a

este control los vehículos incorporaban el sistema 0B01.

2.1.1 SISTEMAS OBDI Y OBDII

Estos sistemas usan entre otros los siguientes sistemas de control y ajustes adaptativos de alimentación de combustible:

SENSOR DE OXÍGENO Y CONTROL LAMBDA

El sensor de oxígeno (normalmente instalado en el conducto de salida de los gases de escape) monitorea la relación aire-combustible al medir la cantidad de oxígeno presente en los gases de escap,e. El sensor de oxígeno podría describirse como un generador químico. Cuando se calienta a un mínimo de 315 ºC empezara a producir un voltaje entre 100 y 900 milivoltios (para sondas con rango de trabajo de 0-1

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contenido de oxígeno, el voltaje del sensor disminuye a menos de 450 milivoltios y la ECU de gasolina supone que el motor está funcionando con mezcla pobre (pobre en combustible). Cuando el contenido de oxígeno de los gases de escape disminuye, el voltaje del sensor de oxígeno se incrementa a más de 450 milivoltios, la ECU supone que el motor está funcionando con mezcla rica (rica en combustible).

Cuando el voltaje del sensor de oxígeno está indicando una condición de mezela pobre, la ECU responderá enriqueciendo la mezcla, aumentando el tiempo de inyección. Cuando el voltaje del sensor de oxígeno es alto, la ECU responderá

empobreciendo la mezcla, reduciendo el tiempo de inyección. De esta manera la ECU de gasolina ajusta (corrige) los errores ó desviaciones de acuerdo a las condiciones de funcionamiento y controla la relación aire-combustible estequiométrica. Este control se conoce como "lazo cerrado".

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Fig. 2.2: CURVA DEL SENSOR LAMBDA EN LAZO CERRADO

AJUSTE ADAPTIVO DE COMBUSTIBLE

El ajuste adaptativo de combustible, compensa la entrega de combustible en operación tanto en lazo cerrado como en lazo abiertC:>.

Durante la operación en lazo cerrado, la retroalimentación del sensor de

oxígeno, controla al sistema de alimentación de combustible para operar en o cerca de la estequiométrica. La ECU de gasolina, almacena la corrección al ancho de pulso de

combustible en una tabla de velocidad/carga. Está corrección• es aplicada durante la operación en lazo abierto, así como en lazo cerrado. El ajuste adaptativo de combustible, permite al motor funcionar, cerca de la relación aire/combustible deseada

ESTRATEGIA ADAPTATIVA Y TRANSMISIONES

Algunas estrategias de control de transmisión electrónica, pueden aprender la

relación entre la velocidad del eje de entrada de la transmisión (RPM), y la velocidad

del vehículo (Km./HR).Esta relación se conoce como (NN).

Esto permite que la transmisión haga cambios conforme al diseño aun en vehículos, por ejemplo camiones, que tengan diferentes ejes. En lugar de requerir una ECU-con distintas calibraciones para cada relación de eje, la estrategia adaptativa "aprende" la relación del eje y ajusta la programación de cambios. Con la estrategia adaptativa, el operador del vehículo logra una operación estable con mayor confiabilidad y preciso control de emisiones.

REQUISITOS DE CONTROL DE LOS SISTEMAS OBDI y OBD 11

Estos sistemas nacen como consecuencia del incremento en requisitos para

diagnóstico de la "California Air Resource Borrad (ARB)" (Oficina de Investigación del

Aire de California). A estas últimas regulaciones, desarrolladas por ARB de California y

aceptadas por la Agencia de Protección del Ambiente ["Environmental Protection

Agency (EPA)]", se les ha llamado OBD 11.

OBD I y OBD 11, son similares, pero no idénticas.

OBD 1, requiere el monitoreo de: Sensor de Oxígeno.

08D 1, requiere que la luz indicadora de falla (MIL) encienda para informar al

conductor del vehículo cuando un componente relacionado con las emisiones o

sistema monitoreado falla.

Para 08D 1, la luz MIL sólo ENCIENDE mientras la falla grave está presente. Si la falla se corrige por sí sola, la luz MIL se APAGA.

En la Memoria Viva (KAM), se guarda un código de diagnóstico del problema

(DTC), para la falla que enciende la luz MIL.

La Oficina de California ARO, encontró que para cuando un componente

relacionado con las emisiones falle y encienda la luz MIL, el vehículo puede haber estado contaminando en exceso durante algún tiempo. También, las pruebas

periódicas de gases de escape no detectaban a todos los vehículos que tuvieran solo

funcionando parcialmente los sistemas de control de emisiones.

En respuesta a las estrategias adaptativas, la Oficina de ARB desarrolló

sistemas para monitorear el desempeño de los componentes de los sistemas de control de emisiones, así como de los propios sistemas y fallas. El monitoreo debe ser

hecho en el vehículo y los resultados deben estar disponibles para el personal de

inspección sin el equipo específico de prueba del fabricante.

Estos requisitos de monitoreo de la Oficina de ARO de California son llamados

08D 11. En ciertos convenios (1990), se acordó que todos los vehículos vendidos en Estados Unidos, cumplan los requisitos de, 08D 11, para el año modelo 1996.

En tal sentido el sistema anterior estaba diseñado para detectar falla en sistema

y componentes. Los sistemas actuales deben además estar diseñados para medir la

habilÍdad de sistemas y componentes para mantener bajos niveles de emisiones.

!

El objetivo es encender la luz MIL, sin las emisiones de un vehículo nuevo con base a un procedimiento específico de prueba. Si cualquier componente o falla de estrategia permite que las emisiones excedan este nivel, la luz MIL enciende para avisar al operador de una falla y un código de diagnóstico de falla (DTC), se almacena en el PCM.

La implementación de OBD 11, se dio en el año·; modelo 1994. En ciertos convenios (1990), se acordó que todos los vehículos vendidos en Estados Unidos, cumplan los requisitos de OBD 11, desde el año modelo 1996.

Entonces el sistema OBD II que viene incorporado en los vehículos modernos,

monitorea todos los sistemas de control de emisiones y componentes que puedan

afectar los gases de escape o emisiones evaporativas. Si un sistema ó componente

ocasiona que se supere el umbral máximo de emisiones ó no opera dentro del rango

especificado por el fabricante, un DTC (Diagnostic Trouble Code) ó código de falla de

diagnóstico deberá ser almacenado en la memoria y la lámpara MIL (luz indicadora de

malfuncionamiento) deberá encenderse.

2.2 El GAS NATURAL Y SU USO COMO COMBUSTIBLE AUTOMOTRIZ

2.2.1 LOS COMBUSTIBLES GASEOSOS

Entre las clases de los combustible.s, ordenados según el estado de agregación en sólidos, líquidos, gaseosos, estos últimos, además de ser encontrados más fácilmente sin impurezas, son los más aptos para la alimentación de quemadores,

--cámá-ras de combustión, hornos, y pueden mezclarse fácilmente con el aire en

Al ser de fase gaseosa al igual que el aire, ellos tienen más posibilidad de crear

una combustión completa con un mínimo exceso de aire. Por esta razón, permiten

rendimientos de combustión muy altos y altas temperaturas de llama. Son ideales para

el transporte a distancia en tuberías, para la distribución capilar y para la simple

medida de los usuarios.

Por supuesto, no son aptos para el almacenamiento al aire libre ni tampoco en

contenedores con temperatura o presión ambiental.

Para aumentar el contenido energético a paridad de volumen almacenado, hay

que recurrir a su compresión o licuefacción y luego a su almacenamiento en

contenedores termo aislantes a bajas temperaturas (para el GNC -180º_C).

GASES NATURALES COMBUSTIBLES

Con este término se indican todos los gases combustibles de origen natural

como los fósiles, los gases volcánicos y los de mina.

No obstante su fuerte presencia en nuestro planeta, el gas natural ha sido

descubierto y utilizado ampliamente sólo de recientemente.

mundial luego del petróleo y del carbón y en nuestro medio contamos con importantes

reservas de los yacimientos en Camisea.

2.2.2 EL GNV CARACTERÍSTICAS GENERALES

GNC es la abreviación de Gas Natural Comprimido. Es el gas natural seco

comprimido a 200 bar

' El GNV es la abreviación de Gas Natural Vehicular adoptada en nuestro medio y está referida al uso del GNC para uso vehicular

El gas natural seco puede considerarse como sólo constituido por metano (CH4), puesto que los otros hidrocarburos como etano, propano, butanos, pentanos, dióxido de carbono, nitrógeno y helio, se encuentran en porcentajes muy bajas.

Por esta razón muchos países identifican el gas natural con su principal

componente, llamándolo entonces "metano". Entonces en términos prácticos

definiremos al GNV como compuesto enteramente de metano.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL GNV

Símbolo: CH4

Masa volúmica: 0,7172 kg/m3 Densidad relativa al aire: 0,5546 Poder calorífico superior: 39,82 MJ/m3

Poder calorífico inferior: 35,89 MJ/m3

Temperatura de auto-encendido: 595 ºC

Límites de inflamabilidad en volumen, en porcentaje en el aire:

• Inferior 5%

• Superior 15%

La utilización térmica del gas natural ofrece muchas ventajas en comparación

con los combustibles sólidos y líquidos también: mejor regulación de llama, gran

elasticidad en la combustión, ausencia de residuos y de componentes corrosivos en los

humos.

Es muy utilizado en el sector domestico, en la producción de energía eléctrica y

en las, transformaciones químicas.

A diferencia de la gasolina y del gasóleo, el carburante metano no se obtiene a

través de particulares procedimientos de refinación. Desde su origen, ya está listo para

ser utilizado como carburante ecológico.

El GNV tiene el punto de inflamabilidad más elevado que otros carburantes. Su temperatura de autoencendido, de hecho, es doble (595) en comparación con los combustibles líquidos y la concentración de combustión (5%) es mucho más grande que la de la gasolina (1 %) o del gasóleo (0,5%), factores que contribuyen a bajar mucho el riesgo de incendio luego de un incidente.

El GNV gaseoso tiene densidad y peso especifico más bajo que el aire (aire =

1,29 kg/m3; GNV = 0,7172 kg/m3); entonces, en caso de cualquier tipo de fuga, tiende

a.volatilizarse, a subir hacia arriba y dispersarse en la atmósfera sin acumularse

peligrosamente abajo.

El GNC es inflamable como todo carburante. Es importante entonces evitar su

2.2.3 ASPECTOS TÉCNICOS DEL GNV COMO COMBUSTIBLE AUTOMOTRIZ

El GNV no necesita de aditivos antidetonantes porque posee un número de

octano más grande que el de la gasolina e igual a 120-125 (el octano mide el poder

antidetonante de un carburante, es decir su capacidad de evitar que la mezcla

provoque una explosión en el cilindro al encenderse en cambio de una simple

combustión). Esta propiedad permite obtener prestaciones más grandes que la

gasolina en los motores dedicados (proyectados exclusivamente para el uso del GNV y

en consecuencia con una mayor relación de compresión).

La total combustión en la cámara de explosión y el óptimo rendimiento térmico

permiten evitar incrustaciones, partículas finas, depósitos en el aceite y determinan

intervalos de mantenimiento y vida del motor más largo.

El GNV gracias a su condición de combustible gaseoso, tiene una combustión muy limpia y completa que impide la formación de residuos e incrustaciones que

pueden dañar el motor en el mediano ó largo plazo y causar un aumento de los

consumos.

En los Estados Unidos, donde la ley de protección ambiental es una de las más

severas, la alimentación de vehículos de GNV es una de las menos contaminantes en

absoluto. Existen los datos detectados por el centro californiano "California Air

Resources Board", donde se miden las relaciones entre las emisiones de un motor

alimentado por gasolina sin plomo y las de motores alimentados por otros carburantes

ya utilizados o carburantes alternativos, por lo que concierne CO (Óxido de carbono),

HC (Hidrocarburos lncombustos) y NOx (Óxidos de nitrógeno).

--El GNV resulta ser el meno contaminante, y además está vencido solamente

por dos carburantes "del futuro" como el hidrógeno y la electricidad (para la cual

todavía hay que resolver problemas de impacto ambiental como el de las centrales

productivas y el de la eliminación de las baterías).

Es muy útil recordar que el GNV no contiene plom_o, como en vez la "gasolina

súper", no contiene azufre, presente en el petróleo y entonces en las emisiones de

Óxidos de Azufre emitidas por los motores Diesel, no contiene HPA (Hidrocarburos poli

cíclicos aromáticos), muy peligroso por qué está entre los peores agentes

cancerígenos, como en vez hace lo tiene la gasolina sin plomo.

Al fin, hay que recordar que el GNV contamina poco, puesto que:

La combustión se pasa al estado gaseoso; entonces, siendo el GNV

naturalmente un gas, es más apropiado para este procedimiento asegurando

una mezcla más homogénea y la ausencia de partículas finas pesadas.

Las características termodinámicas más elevadas facilitan . una mejor combustión.

No contiene aditivos como plomo, azufre y aromáticos.

Entre las desventajas del GNV está la de ser muy poco denso y la incapacidad

· de licuarse a temperatura ambiente. Esto lleva a la poca capacidad de almacenamiento

de los cilindros y por lo tanto baja autonomía del vehículo.

Otro aspecto está referido a su lenta velocidad de combustión en relación a la gasolina. Esto lleva a la necesidad de usar variadores de avance de encendido en vehículos gasolineras convertidos a GNV.

2.3 SISTEMAS CLÁSICOS DE USO DE GNV COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO

�-La reglamentación vigente en el Perú define el equipamiento y la instalación de

los componentes para la conversión de acuerdo a las siguientes normas técnicas:

NTP 111.013:2004 GAS NATURAL SECO. Cilindro de alta presión para

almacenamiento de gas natural utilizado como combustible para vehículos

automotrices.

NTP 111.014:2004 GAS NATURAL SECO. Componentes del equipo de conversión para vehículos que funcionan con gas natural.

NTP 111.015:2004 GAS NATURAL SECO. Montaje \de equipos completos en

, vehículos con gas natural vehicular.

NTP 111.016:2004 GAS NATURAL SECO. Dispositivos de sujeción para cilindros en vehículos con gas natural vehicular.

NTP 111.017:2004 GAS NATURAL SECO. Revisión periódica de cilindros tipo 1

para gas natural vehicular.

NTP 111.018:2004 GAS NATURAL SECO. Taller de montaje y reparación de

equipos completos para gas natural vehicular.

De acuerdo a la actual Norma Técnica Peruana, el equipo de Conversión para

GNV en vehículos incluye principalmente, entre otros, los siguientes

componentes:

Un selector que permite usar al combustible elegido

Cilindros para almacenamiento de GNV.

Líneas de suministro de GNV.

Conexión para recargar GNV.

Válvula de corte de flujo de combustible, cuando se requiera.

Medidor de presión del GNV y zona para su lectura.

--Regulador de Presión.

- _{Alivio por sobre presión.}

Componentes Electrónicos.

Básicamente la actual reglamentación describe un sistema de control en

"paralelo" de alimentación de gas

2.3.1 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y CONTROL EN PARALELO

, El sistema de control en paralelo para aplicación en vehículos inyectados, está

básicamente constituido por los siguientes (ver figura 2.3):

Microcontrolador (1) - Actuador (2)

- Cableado (3)

- Sensor de oxígeno (4)

Reductor de presión (5)

Manómetro de presión (6) - Válvula de carga (7) - Válvula de cilindro (8)

Cilindro de GNV (9)

Emulador de corte de inyectores de gasolina (1 O) Mezclador (11)

El microcontrolador efectúa un cont,rol de la carburación de tipo "paralelo". Es

decir la alimentación de combustible es determinada independientemente al control de

la gasolina, sólo tomando la información relativa al régimen del motor, a la sonda

lambda° y a la posición de la mariposa de aceleración

I' ,,

10

K

Fig. 2.3: SISTEMA EN PARALELO

Este sistema usa tres señales de entrada:

La señal del TPS que es usado como parámetro de carga La señal de RPM del motor.

La señal del sensor de oxígeno.

De acuerdo a esta información el microcontrolador, simulando un control

lambda define la cantidad de alimentación de gas a través de la apertura ó cierre del

Este sistema resulto ser una buena solución para los vehículos inyectados de

generaciones anteriores. Sin embargo muestra las siguientes incompatibilidades con

los vehículos modernos provistos de sistema 08011:

Velocidad de control de la mezcla mucho más lenta que el original del vehículo

Alimentación de combustible por la boca del obturador, a través de un

mezclador aire/gas, lo que indica ser un control no fino de'¡ _{combustible, y a tener el}

múltiple de admisión en su interior con una mezcla carburante.

Perdida de muchas estrategias originales del vehículo al ser un sistema en

paralelo.

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y CONTROL DE ÚLTIMA

GENERACIÓN

En este capitulo se trata de la descripción del sistema de alimentación y

control de última generación para ser usado como sistema alternativo de

combustible en vehículos de ultima generación con sistema original a gasolina y de

inyección electrónica de tal manera de obtener durante el funcionamiento a gas las

mismas prestaciones y estrategias previstas por el constructor del vehículo, y así

dar solución a los problemas presentados por los sistemas de alimentación

alternativos de gas de control en paralelo.

3.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

En este caso consiste en la instalación de un sistema de alimentación

alternativo de combustible de inyección· electrónica de gas (inyección en fase

gaseosa), cuyo sistema de control se pone "en serie" al sistema de control original a

gasolina _{. ..}

de gasolina, cerrándose el lazo a través de la ECU de gasolina (ver figuras 3.1 y

3.2)

Fig. 3.1: SISTEMA DE CONTROL ORIGINAL A GASOLINA

ECUGAS

_ Fig. 3.2: SISTEMA DE CONTROL DE GAS EN SERIE AL DE GASOLINA

La ECU de gas instalada se encarga de analizar los tiempos de inyección

funcionamiento del vehículo, tales como la carga y las RPM del motor, según los

mapas predefinidos, calcula los tiempos de inyección para controlar sus propios

inyectores de gas de acuerdo a las condiciones de presión y temperatura del

combustible gaseoso para alimentar la cantidad correcta de gas al motor.

Es así que la ECU de gasolina sigue interviniendo en el control de la

alimentación del combustible durante el funcionamiento a gas. Al tomarse el tiempo

de inyección de gasolina, como parámetro de entrada y ·-.de procesamiento para

obten__er el equivalente mando en los inyectores de gas, se preserva todas las

estrategias de control y diagnóstico de la computadora de gasolina.

3.2 ESTRUCTURA DEL SISTEMA.

Para obtener un sistema de control y alimentación de gas como el indicado

anteriormente, es necesario contar con una estructura del sistema provisto de los

siguientes componentes de aplicación a GNV:

Unidad de control electrónico (ECU) de gas, con su respectivo cableado de

conexión eléctrica (1)

Reductor de presión positiva (para la inyección de gas) (2)

Inyectores de gas (3)

Riel común de inyección de gas (4)

Sensor de medición de temperatura del líquido de enfriamiento del motor

instalado en el reductor de presión. (5)

Sensor de medición de la presión . y temperatura del gas en el riel de

inyección. (6)

Sensor de medición de la presión absoluta en el múltiple de admisión, usado

p9r el sistema como parámetro de carga del motor (7)

Selector-conmutador de combustible con indicador del combustible en uso y

Válvulas de carga electro asistida (activada por la ECU de gas) (9)

Válvula de cilindro electro asistida (activada por la ECU de gas) (10)

Manguera flexible de conducción del gas a presión positiva desde los

inyectores hasta el múltiple de admisión (11)

Boquillas de inyección de gas instalada en el múltiple de admisión (12)

Adicionalmente, se necesitaran los siguientes componentes usados también

en los sistemas clásicos:

- , Cilindro de GNV (13)

Tubería de acero para la conducción de gas a alta presión

Manguera flexible de conducción de agua para la calefacción del reductor

Accesorios de sujeción y conexión.

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12

3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ALIMENTACIÓN

El sistema, partiendo del cilindro de gas y hasta el reductor, utiliza el mismo

principio que los sistemas básicos con la diferencia de que está provisto de una

válvula de cilindro electro asistida que se activa por señal eléctrica controlada

por la ECU de gas, quien determina la apertura y cierre de esta válvula. Es así que

el gas a alta presión (200 bar. como presión máxima de trabajo para nuestra

reglamentación) sale del cilindro por la válvula electro asistida y se dirige hacia el

motor _a través de la tubería de acero de conducción y pasando por la válvula de

carga electro asistida, llega a la entrada del reductor de diseño especial. El GNV

pasa entonces, por un proceso de reducción de presión a través de dos cámaras de

expansión dentro del reductor _hasta llegar a su salida a la presión positiva de

inyección de gas. El calor necesario para la expansión es suministrado por el agua

caliente de la línea de calefacción del motor. El reductor desarrollado de manera

específica y provisto de un sensor de temperatura de agua, tiende a mantener un

diferencial de presión prácticamente constante entre la presión de salida del gas del

reductor y la del múltiple de aspiración del motor de tal manera de garantizar una

presión precisa y estable de alimentación al riel de inyección de gas de acuerdo a

la carga del motor. Para esto la presión existente en el múltiple de aspiración es

transmitida directamente al reductor y a su vez en derivación es transmitida al

sensor del sistema de gas que mide la presión absoluta del múltiple de admisión

(sensor MAP), de esta manera la ECU de gas en tiempo real toma la información

de la carga del motor para así usar como parámetro de entrada para el cálculo del

tiempo de inyección de gas

Entonces el gas de acuerdo a las condiciones a la salida del reductor, llega

a través de una manguera flexible, al riel de inyección el cual está provisto de un

inyectores alimentaran al motor (sensor PTS). Esta información es transmitida a la

ECU de gas para realizar el ajuste del tiempo de inyección para el control de sus

propios inyectores. Estos inyectores de gas son realmente electro inyectores cuyo

principio de funcionamiento es igual al de los inyectores de gasolina, pero que se

diferencian de estos por contar con conductos de sección mucho más grandes,

adaptadas al combustible gaseoso y por tener una activación eléctrica del tipo

"peak & hold", para usar pequeñas corrientes de pii.otaje sin sacrificar las prestaciones.

A la salida de cada uno de los inyectores, el gas se inyecta a presión

positiva, a través de mangueras flexibles especiales, directamente en el múltiple de

admisión, a cada uno de los cilindros del motor, muy cerca de los puntos de

inyección de gasolina y de las respectivas válvulas de admisión. Para esto se

practican agujeros de diámetro pequeño en el múltiple de admisión en los puntos en

donde se instalaran las boquillas para la inyección del gas.

El sistema se comunica con el exterior a través de una PC, mediante la

cual, con un eficaz programa y un cable de interfaz, es posible la comunicación con

la ECU de gas, programarla, ajustar los parámetros del sistema, verificar el correcto

funcionamiento, leer y cancelar eventuales códigos de error memorizados y tener

información sobre su instalación y sobre el contenido de la memoria de la ECU

misma. La interfaz con la computadora es, por lo tanto, el instrumento a través del

cual, se interactúa con el sistema y mediante el cual se podrá modelar el equipo de

gas para adaptarlo a las características y exigencias del vehículo, en las diversas

condiciones de funcionamiento.

3.3.1 CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

El sistema de acuerdo a la selección del tipo de combustible en uso a través

otro a gas.

FUNCIONAMIENTO EN POSICIÓN A GASOLINA

En esta posición del sistema, los inyectores de gasolina se encontrarán en

funcionamiento, mientras que los inyectores de gas se encuentran cerrados, las

electro válvulas de gas permanecen cerradas, y el avance :pel encendido del motor

se mantiene igual al del originalmente establecido por el motor.

El vehículo funciona así a gasolina, como si el equipo de gas no estuviese

presente (normal funcionamiento a gasolina).

FUNCIONAMIENTO EN POSICIÓN A GAS

En esta posición del sistema, el vehículo se enciende y arranca a gasolina,

luego se realiza la conmutación de forma automática de gasolina a gas en cuanto

se alcanzan las siguientes condiciones establecidas en el programa:

Temperatura del líquido de refrigeración del motor, tomado por el sensor

instalado en el reductor de presión.

Tiempo transcurrido desde el arranque del motor.

La conmutación de un combustible a otro se realiza en forma secuencial

efectuada por cada inyector a la vez, de la siguiente manera: en el momento que se

inicia la conmutación se corta el primer inyector de gasolina y se activa el

correspondiente inyector de gas. Después _de un número de inyecciones de gas

establecidas, se corta el segundo inyector de gasolina y se activa el

correspondiente inyector de gas y así sucesivamente hasta que se activen todos los

inyectores de gas y el motor quede alimentado completamente a gas.

En caso de apagado accidental del motor, la ECU de gas realiza

del conmutador (función llamada también "Safety"). Dicha función impide que las

electro válvulas de gas queden activadas por un tiempo superior a los 5 segundos

después del apagado del motor.

Durante el funcionamiento a gas, las electro válvulas de gas permanecen

abiertas, la ECU de gas realiza el corte y la emulación de los inyectores de

gasolina, y a su vez comanda a los inyectores de gas en base al requerimiento de

combustible y a los tiempos de activación calculados po( la computadora. En el

caso _para aplicación con GNV, la computadora activara al variador del avance del

encendido del motor.

3.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL

Como se indicó inicialmente, el sistema de control de gas se pone "en serie"

al sistema de gasolina, es decir que también durante el funcionamiento a gas la

ECU de gasolina interviene en la determinación de la cantidad de combustible de

alimentación al motor. Se puede también decir que es un sistema que hace de

"intérprete" entre el sistema a gasolina y la gestión del combustible gaseoso.

Entonces el sistema trabaja con un control de "lazo cerrado" a través de la

ECU de gasolina, corrigiendo en tiempo real las proporciones de la mezcla aire/gas,

sobre la base de las informaciones provenientes del pilotaje de los inyectores de

gasolina hecho por la misma computadora de gasolina. Esto permitirá mantener las

estrategias previstas por el fabricante del vehículo, que se basan en la información

enviada por la sonda lambda, para mantene_r la proporción correcta de la mezcla. El

control de la cantidad de combustible enviada a cada cilindro del motor lo llevan a

cabo los electro inyectores en fase gaseosa, convirtiéndose en los actuadores del

sistema de control, que permiten dosificar el gas e introducirlo directamente en cada

uno de los conductos del múltiple de aspiración (cerca de los inyectores gasolina ·

SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDA

De acuerdo al esquema de funcionamiento (Fig. 3.3) la ECU de gas toma las

siguientes señales de entrada transmitida desde sus propios sensores y tomados

del sistema original del vehículo a través de su cableado eléctrico:

• Señales de temperatura y presión absoluta de gas proveniente del sensor

PTS instalado sobre el riel de alimentación de los inyectores de gas

• Señal de la temperatura del agua de refrigeración del motor proveniente del

sensor instalado en el reductor

• Señal de la presión absoluta en el múltiple de admisión proveniente del

sensor MAP del sistema de gas conectado al múltiple de aspiración del

motor.

• Señal del pulso de los inyectores de gasolina proveniente del mando de la

computadora de gasolina.

• Señal de giro del motor, proveniente de los pulsos del sistema de encendido

ó del sensor de giro original del motor ó calculada a través de los pulsos de

los inyectores de gasolina.

A partir de estas señales, se generan los siguientes parámetros de entrada:

• T9as: Temperatura de gas en la línea de inyección, expresado en ºC

• P1: Presión absoluta en la línea de inyección de gas, expresado en milibar

• Tagua: Temperatura de agua del motor, expresado en ºC

• MAP: Presión absoluta en el múltiple-de admisión, expresado en milibar

• Ton B: Tiempo .de inyección de gasolina (tomada por cada inyector de

___ gasolina), expresado en milisegundos.

• RPM: Giro del motor expresado en RPM (revoluciones por minuto)

A partir de estas variables de entrada, la ECU de gas realiza el cálculo el

decir, a los inyectores de gas. A continuación se muestra un esquema del proceso:

INYECTOR

+

Fasel

Cálulo del flujo de alimentación de gas

Fase2

Calculo del flujo de gas

To1>'3

l'lv,io ele '----'-�-__,guolina

MAP

• • • ·1 l' t l

---Camderutita in,yector de ps

--- ---- -· --- _INYECTOR GAS Fase3 Cálculo TonG 1 1

Fig. 3.4: PROCESO DE CÁLCULO DEL TIEMPO DE INYECCIÓN DE GAS

La ECU de gas se conecta a los cables de la ECU de gasolina que pilotean

a los inyectores de gasolina, cortando y emulando la señal de activación de dichos

inyectores durante el funcionamiento a gas, según se observa en la figura 3.4, a

través de los cables de colores anaranjado y violeta. También la ECU de gas, a

través de su propio cableado eléctrico, se conecta a sus propios sensores ó de los

sensores originales del vehículo (como se vera más adelante en la sección

destinada a la instalación eléctrica), tomando así las demás señales de entrada

indicadas en la sección.anterior, para procesarlas y calcular el tiempo de inyección

de·gas, TON G, para cada inyector, en tres fases, que a continuación se describe:

FASE 1: Cálculo del flujo de gasolina:

Tomando la señal a través del cable violeta, la ECU de gas, procesa y

reconoce el tiempo de inyección de gasolina (Ton B)-, expresado en milisegundos.

Con esta señal, con las características del motor, (obtenidas durante la

programación de la ECU de gas), y con las condiciones de funcionamiento del

motor (expresado por el MAP y las RPM), la ECU de gas calcula el flujo másico de

gasolina (expresado en Kg. /seg.).

FASE 11: Cálculo del flujo de gas:

Con el flujo de gasolina obtenido, la ECU de gas calcula el equivalente flujo

másico de gas necesario para alimentar el motor.

FASEJII: Cálculo del tiempo de inyección de gas (Ton G):

Con el flujo de gas obtenido, con las características del inyector de gas

(ingresada durante la programación de la computadora de gas), y con los factores

de corrección de acuerdo a las condiciones del gas en el riel de inyección

expresado por su temperatura (Tgas) y su presión de gas (P1), ya definidos en la

sección anterior, la ECU de gas calcula el tiempo de inyección para pilotear a cada

uno de los inyectores de gas. En este caso la ECU de gas, activa a sus inyectores

cerrando el circuito del inyector (enviando señal negativa ó tierra) durante el tiempo

calculado, Ton G, expresado en ms.

El cálculo en general puede expresarse -por la siguiente fórmula:

TonG= ToffG + (TonB-ToffB)*K1(TonB*RPM)*(1 +_&íE.11)*(1 +!S�ITa�*(1 + !S.1_�))

Donde: 128 100 100 100

K1: Coeficiente del mapa, relaciona el tiempo de inyección de gasolina/RPM motor.

K2: Factor de corrección por presión del gas.

K3: Factor de corrección por temperatura de agua.

Ki: Factor de corrección por temperatura de gas.

T onG: Tiempo activo del inyector de gas.

ToffG: Tiempo muerto del inyector de gas.

ToffB: Tiempo muerto del inyector de gasolina.

La ECU de gas entonces reúne y elaborar todas las señales de entrada y

controla en consecuencia la funcionalidad del sistema, en particular de los

inyectores de gas, actuando en el instante en el que sucede la correspondiente

inyección de gasolina y durante la misma, con una precisión y un retardo de

respuesta del orden de fracción de milisegundos (ver figura 3.5).

INYECTOR GASOLINA

1 Tiempo (s)

El tiempo de inyección de gasolina viene traducido en su correspondiente tiempo de inyección de gas en tiempo real con un retardo de respuesta del orden de fracción de milisegundo

Fig. 3.5: TIEMPO DE RESPUESTA DEL INYECTOR DE GAS

3.5 DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

A continuación se describen las características de los componentes del

sistema de inyección de· gas. En particular se describen los de la marca BRC de

Italia, por ser un sistema de tecnología de punta con aplicación compatible con los

más sofisticados vehículos de fabricación del año con controles de última

generación.

3.5.1 ECU GAS, Unidad de control electrónico de gas

Es una computadora electrónica contenida dentro de una caja de aluminio

extremadamente robusta, completamente hermética, controlada según las normas

relativas a la compatibilidad electromagnética, fabricada con componentes

electrónicos específicos para el uso automotriz, que permiten su instalación dentro

del compartimiento del motor. La ECU de gas toma y elabora toda la información y

controla por completo toda la funcionalidad del sistema, particularmente los

inyect9res de gas, actuando en el instante en el cual sucede la correspondiente

inyección de gasolina y durante ella con un retardo de pocos microsegundos

(microsegundo= millonésima parte de un segundo). Ha pasado enérgicos ensayos

para verificar la completa aceptación de las normas del campo automovilístico.

La memoria que contiene el programa y los datos de ajuste no es virtual ni

volátil, por lo cual, una vez que se ha programado la ECU de gas, se la puede

desconectar de la batería sin temor a que los datos se pierdan. Puede ser

programada más de una vez sin problemas y también transferida de un vehículo a

otro y reprogramada.

Algunos de los canales de adquisición de datos están realizados en modo tal

de poder conectarse a señales muy diferentes de un modelo de vehículo a otro (por

ejemplo: TPS, MAP, etc.).

La ECU de gas está protegida dentro de su compartimiento hermético de tal

manera que puede soportar temperaturas muy elevadas y además estar protegida

de los agentes atmosféricos como de las exigencias mecánicas a las cuales está

expuesta tales como las radiaciones electromagnéticas irradiadas por los

componentes electrónicos del motor o por los demás elementos que pueden

Ha sido diseñada para soportar cortocircuitos prolongados, ya sea hacia

masa o hacia el positivo de la batería. Es decir que no permite arruinar la

computadora aunque estuviera en presencia de varios errores de cableado (como

por ejemplo inversión de la polaridad o una conexión equivocada de uno o más

cables, etc.).

La conexión al cableado eléctrico se realiza a través de un único conector de

56 pines que contiene todas las señales necesarias para las, diversas funciones que

tiene � cargo, limitada al pilotaje de hasta ocho inyectores como máximo.

La ECU reúne en su interior, entre otras, las siguientes funciones integradas:

• _{Función "modular'' para la interrupción y emulación de los inyectores de}

gasolina

• _{Función adaptadores de captador de señales de sensor de punto muerto}

superior, siempre importante para los vehículos modernos.

e Función de pilotaje de activación de variadores de avance externo

• _{La posibilidad de conectarse, sin necesidad de adaptadores a dos sondas}

lambda.

La computadora cuenta con un control de diagnóstico que actúa sobre el

sistema de gas en tiempo real (actuando como un SCANNER del sistema) y

además permite la comunicación con el sistema OBD original del vehículo

permitiendo visualizar los parámetros de funcionamiento del sistema original de

gasolina durante el funcionamiento a gas.

Además está provista de un potente software que gracias a nuevos

algoritmos de gestión, permite optimizar la dosificación del combustible gaseoso

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Temperatura operativa: -40 ºC a +105 ºC. / Hermeticidad por inmersión.

Respeto de las normas automotrices sobre protección y señales de

ntrada/salida.

Tensión operativa: De 8 V a 16 V.

Diagnóstico de sensores y actuadores compatibles EOBD.

Comunicación y reprogramación desde PC a través de línea de

comunicación K

- , Soporta el protocolo de comunicación KWP2000

Soporta comunicación CAN 2.0.

Provisto para mando y control de hasta 8 inyectores.

Provisto de corte y emulación de señal de inyectores de gasolina integrado

Homologación: De a las regulaciones R67-01 / R110 - 2004/104/CE, de

Naciones Unidas.

3.5.2 REDUCTOR DE GNV DE PRESIÓN POSITIVA

Reductor para aplicación de GNV en sistemas de inyección de gas de

presión positiva, constituido por dos estapas ó cámaras de reducción de

presión. Tiene las siguientes funciiones:

Recibir el GNV a la presión presente en el cilindro (siendo su valor máximo

igual al de la presión de carga admisible, en nuestro medio, alrededor de

200 bar).

- , Expandir el GNV a una presión intermedia del orden de los 500 a 600 KPa

(5 a 6 bar) en la primera etapa de reducción.

Aportar el calor necesario para el rápido proceso de expansión del gas

(tomado normalmente del circuito de calefacción del vehículo) y evitar así un

excesivo enfriamiento del medio circundante.

Expandir finalmente el gas a una presión final determinada por las

condiciones de funcionamiento real del motor y por la calibración del

reductor. Este valor está en el orden de los 200 KPa (2 bar), útil para

alimentar la línea de inyección de gas.

Tales valores de presión a la salida del reductor están condicionados

específicamente, por las señales de presión que recibe del múltiple de admisión.

Entonces el reductor mantiene practicamente constante la presión diferencial entre

la del conducto a su salida que se conecta a la línea de inyección de gas y la

presente en el múltiple de admisión.

Así tenemos considerando las siguientes variables:

• P1: Presión absoluta a la salida del reductor.

• MAP: Presión absoluta en el múltiple de admisión

Entonces se tiene la siguiente relación, que caracteriza el funcionamiento

.óP = P1 - MAP

Donde:

• LiP (Delta P): Diferencia de presión existente entre la salida del reductor y la

presente en el múltiple de admisión.

A continuación se describe las características técnicas del REDUCTOR

ZENITH, modelo último de BRC para aplicación de GNV en sistemas de inyección

positiva:

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Construida con dos etapas de reducción a membrana.

Presión de salida (regulada de fábrica): 2000 mbar respecto a la presión en

el múltiple de admisión

No requiere operación de purga.

Potencia máxima de alimentación: 230 Kw.

Homologación: De acuerdo a la regulación R 110 de Naciones Unidas.

LiP (Delta P) regulable: Entre 1600 a 2500 mbar.

Circuito de agua instalado dentro del cuerpo del reductor.

Sensor de temperatura de agua montada sobre el cuerpo del redutor.

El reductor Zenith viene de fábrica regulado con LiP (Delta P) igual a 2000

mbar. Tal valor puede ser modificado por el instalador, de ser necesario, entre 1600

e 2500 mbar, girando apropiadamente el "tornillo de regulación" (ver Fig. 3. 7 y Fig.

3.8). De las figuras puede observarse que, .sobre la superficie de la membrana 11,

opuesta a la zona que actúa la presión del gas (zona de color azul), se encuentra

un espacio que está conectado a través de un tubo al múltiple de aspiración del

Presión

de

Entrada gas

. Tornillo de regulación·

Fig. 3.7: REDUCTOR DE PRESIÓN POSITIVA PARA GNV

Entrada gas

11'" Etapa

Membrana 11

Presión de referencia (MAP)

Fig. 3.8: REDUCTORZENITH-BRC /VISTA EN CORTE

Esta conexión hace que la presión de salida del gas no sea constante, sino

por el contrario siga las variaciones de la presión del múltiple de admisión. En esta

zona se tiene actuando la presión de resorte ajustable por el tornillo de regulación,

determinando el .6.P y la presión en el múltiple de admisión (MAP). Entonces la presión a la salida de gas (P1) está determinada por la suma de ambas presiones:

P1 = .6.P + MAP

Por ejemplo, en condiciones del motor en mínimo en ralentí, la presión absoluta en el múltiple puede ser del orden de 350 mbar, entonces la presión de salida del reductor (P1) con la regulación de fábrica (.6.P = 2000 mbar) será:

P1 = 2000 + 350 = 2350 mbar (presión absoluta)

Es decir alrededor de 1.35 bar respecto a la presión atmosférica

Por el contrario, acelerando a fondo, la presión del múltiple de admisión será

alrededor de 1000 mbar (presión atmosférica) y la presión de alimentación de la

línea de inyección del gas será de alrededor de 3000 mbar (2 bar respecto a la presión del medio ambiente).

El reductor, no obstante sus dimensiones particularmente compactas, garantiza flujos de gas elevados, tales como para satisfacer potencias de motor de

hasta 230

'r<:IN.

SENSOR DE TEMPERATURA DE AGUA DEL REDUCTOR

En el cuerpo del reductor de presión, al lado del conducto del agua, está instalado un sensor de temperatura. El sensor es de tipo resistivo, con tres cables, basado sobre termistores NTC. De acuerdo a las mediciones realizadas por el

sensor, se determina e informa a la ECU · de gas, del valor de la temperatura del agua del motor en todo momento, la cual se usa como parámetro de entrada para

la activación de las estrategias de conmutación automática de gasolina a gas que realiza el .sistema y también para los cálculos de corrección del tiempo de inyección

Fig. 3.9: SENSOR DE TEMPERA TURA

Conducto

dear;u.a

--�:H--<ú:..:.L.4�:H'--1

Sensor de temperatura.

Fig. 3.10: CIRCUITO DE AGUA DEL REDUCTOR

3.5.3 INYECTORES DE GAS

A continuación se describen las características técnicas de los inyectores

para gas en fase gaseosa para aplicación de GNV de patente de la BRC

INYECTORES BRC

Es un inyector del tipo "botton Feed" (alimentado desde abajo).

El gas contenido en el riel entra en la parte inferior del inyector y se inyecta

en el múltiple de aspiración del motor cuando el obturador, movilizado por el

Fig. 3.11: INYECTOR BRC - VISTA EN CORTE

La hermeticidad es garantizada por la parte final del obturador que es de

material sintético y que presiona sobre un set de pastillas. El diferencial de presión

que actúa sobre el obturador hace que éste permanezca cerrado cuando la bobina

no está excitada, impidiendo así la descarga del gas en el múltiple de admisión.

!,.os inyectores han sido diseñados especialmente para tener una larga

duración en condiciones de utilización extrema con gas con alto contenido de

impurezas.

:-Las características técnicas principales son las siguientes:

Obturador flotante con total ausencia de fricción.

Provistas de membranas que aíslan la delicada zona del circuito magnético,

impidiendo que los depósitos pesados del gas, cualquiera sea su naturaleza,

modifiquen su geometría.

Temperatura de trabajo: desde -40º_{C hasta +120}º_C.

Tensión: desde 6V hasta 16V

Homologación: De acuerdo a las regulaciones R67-01; R110 de Naciones

Diseñada para soportar esfuerzos inerciales equivalente a aceleraciones del

orden de 15 g ( donde "g" es la aceleración de la gravedad)

Inyector de baja impedancia: 2.04 O/ 2.35 mH a 20 ºC, y como tal requiere

un piloteado del tipo peak & hold (pico y mantenimiento).

Grandes fuerzas electromagnéticas garantizan la apertura también en el

caso en que aceites o ceras presentes en el gas, que no han sido retenidos

por el filtro, tiendan a pegar el obturador a la sede.

, En la figura 3.12 se puede apreciar el curso normal de la corriente en el

inyector. El obturador se abre aplicando toda la tensión de la batería durante la fase

pico (peak) y después la tensión con la que es alimentado el inyector, se transforma

en la llamada de mantenimiento (hold), suficiente para mantenerlo abierto por el

. lapso de tiempo necesario.

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El tiempo que demora el obturador en abrirse es muy breve, lo cual permite

tener un buen control del gas inyectado aunque en pequeñas dosis, como en las

condiciones de ralentí. Las secciones de pasaje del gas permiten lograr una

correcta alimentación inclusive para los vehículos más potentes disponibles en el

mercado actualmente.

Para satisfacer mejor las exigencias de un control fino en ralentí y de una

buena alimentación en los demás regímenes, se han diseñado tres tipos de

inyectores (ver Fig. 3.13), con secciones de pasaje diversas, los cuales se aplican

de acuerdo a la potencia de alimentación del motor:

Inyector BRC NORMAL (Etiqueta azul) : moderada potencia de alimentación

Inyector BRC MAX (Etiqueta anaranjada): mediana potencia de alimentación

Inyector BRC SUPER MAX (Etiqueta amarilla): alta potencia de alimentación

(sólo para aplicación de GLP).

En el siguiente cuadro se r muestran las potencias que pueden ser

alimentados por los inyectores BRC de acuerdo al �p (delta de presión) calibrado

del reductor através del tomillo de regulación y al tipo de inyector instalado.

La potencia de alimentación del inyector de gas estara definido de acuerdo a la siguiente relación:

Donde:

PotMotor

Pot.Inyector

=

----Nro.Cil.

• , Pot. Inyector: Potencia de alimentación del inyector por cilindro.

• Pot. Motor : Potencia de alimentación al motor.

• Nro. Cil. : Número de cilindros del motor.

TABLA 3.1: POTENCIA DE ALIMENTACIÓN DE LOS INYECTORES BRC PARAGNV

Inyector Motor Zenith LiP 1600 Zenith LiP 2000 Zenith LiP 2500

Normal Type Aspirado 15 KW/cil.. 20 KW/cil. 23 KW/cil.

Sobrealimentado 2Q KW/cil. 23 KW/cil. 25 KW/cil.

MaxType Aspirado 23 KW/cil. 25 KW/cil. 30 KW/cJI.

Sobrealimentado 27 KW/cil 30 KW/cil. d _{35 KW/cil: ·} '

...

-De color verde se indica el tipo de inyector recomendado para el �P

calibrado.

3.5.4 RIEL DE INYECTORES DE GAS

Es el elemento sobre el cual se instalan los inyectores, el cual hace que el

gas pueda ser distribuido adecuadamente sobre todos los inyectores con la presión

indicé!_da.

Para nuestra aplicación el riel está provisto con conector para manguera que

se conecta al reductor y además posee un alojamiento roscado para la instalación

_.,

Fig. 3.14: Riel de inyectores con sensor PTS incorporado

3.5.5 CONMUTADOR

El conmutador con indicador de cantidad de gas, es del tipo de pulsador de

dos posiciones, con señal acústica. Este dispositivo permite realizar las funciones

de conmutación de gasolina a gas y viceversa, de indicación de la cantidad de gas

presente en el cilindro y además permite la salida de señales acústicas de

diagnóstico para alertar al usuario en casos de falta de combustible, mal

funcionamiento del sistema en el caso de alguna eventualidad, entre otros, de tal

manera que no se pueda mantener el funcionamiento normal a gas y el sistema

tenga que conmutar en forma automática a gasolina

Mientras el motor funciona a gasolina, el LEO bicolor se ilumina de color

rojo, durante la fase de cambio de gasolina a gas, el LEO pasa a ser por un

momento de color anaranjado (rojo y verde contemporáneamente encendidos) y,

por último, cuando la fase de conmutación se ha efectuado, el LEO pasa a ser de

Pulsador de selección de fwtcionamiento

Led de indicación del combustible en uso

Leds de indicación de la cantidad de gas presente en el cilindro

Fig. 3.15: CONMUTADOR BRC PARA CONTROL SECUENCIAL

3.5.6 SENSOR DE INDICACIÓN DE GAS PRESEN_TE

La ECU de gas controla las indicaciones de la cantidad de gas presente en

el sistema mediante la señalización através de los LED's VERDES del conmutador,

ubicados en la parte inferior. Para realizarlo, la ECU está en condiciones de

elaborar las señales provenientes del sensor de indicación de tipo resistivo BRC

ubicado sobre el manometro de presión. El umbral de encendido de los LED's de

indicación de cantidad de combustible es programable desde el software instalado

en la PC através del cable de interface, para lograr una cuidadosa precisión en las

Fig. 3.16: SENSOR DE GAS PRESENTE INSTALADO EN EL MANÓMETRO

3.5. 7 SENSOR MAP

Es un sensor de pequeñas dimensiones y liviano es de facil instalación en la

carrocería del vehículo. Tiene un cuerpo compacto e integrado a un conector,

dentro del cual se encuentra propiamente el sensor de presión que se aplica tanto a

motores aspirados como a sobrealimentados. Per!Tlite en tiempo real mantener

informada a la ECU de gas del valor de la presión absoluta en el múltiple de

admisión. Este valor es usado por el sistema como un parámetro de la carga en el

motor y permite, entre otros, realizar el cálculo de tiempo de inyección de gas.

Es un sensor de tipo analógico con señal de salida desde 0.5V hasta 4.5V

CARÁCTERÍSTICAS TÉCNICAS

Rango de medición de presión: O a 2.5 bar.

Temperatura operativa: -40° _{C a 125}º_{. C.}

Conector integrado.

Señal de salida: Desde 0.5 hasta 4.5 voltios

Fig. 3.17: SENSOR MAP

3.5.8 SENSOR DE PRESIÓN Y TEMPERATURA DE GAS (PTS)

Se trata de un cuerpo compacto e integrado a un conector, el cual contiene

el sensor de presión absoluta que mide el parámetro P1 y el sensor de temparatura

de gas. Se instala directamente en el riel de inyectores y mantiene informada a la

ECU de gas, en tiempo real, de las condiciones de presión y temperatura del gas

en la línea de inyección de tal manera que le permita realizar los ajustes del tiempo

de inyección.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Sensor de temperatura y presión de gas.

Peso: 17 gramos

Dimensiones: 0 = 22 mm., h= 54 mm.

Conector integrado

Temperatura operativa: Desde -40 ºC hasta 120 ºC

Señal de salida de sensor de temperatura: Tipo analógico desde 0.5V hasta

Señal de salida de sensor de presión: Tipo analógico desde 0.5V hasta 3.5V

Homologación: De acuerdo a las regulaciones R67-01 y R110 de Naciones

Unidas.

Fig. 3.18: SENSOR DE PRESIÓN Y TEMPERA TURA DE GAS (PTS)

3.5.9 VÁLVULA DE CARGA DE GNV ELECTRO ASISTIDA

Es una válvula electroasistida utilizada en el sistema SEQUENT del tipo

sellada (con conectores herméticos)

La válvula se instala normalmente en el compartimento del motor a lo largo

de las tuberías de alta presión que conectan el cilindro de GNV al reductor, y está

acoplada al pico de carga.

La utilización de este tipo de electroválvula de carga, en el contexto del

sistema SEQUENT, tiene gran importancia ya que la electroválvula es piloteada

directamente por el sistema de control electrónico. Durante la carga de gas al

ciiindro, con el motor apagado, cierra el paso de gas hacia el reductor, permitiendo