Inyeccion Diesel Apunte

8/19/2019 Inyeccion Diesel Apunte

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MAQUINAS TERMICAS

SISTEMAS DE INYECCION DIESEL

INTRODUCCION

En el ciclo Diesel, el combustible se auto enciende, al ser inyectado en

la cámara de combustión al encontrar en esta una atmosfera a elevada

temperatura y presión.

Como el combustible es inyectado en el final de la carrera de

compresión, la bomba inyectora deberá no solo vencer la alta presión que

existe en ese momento en el cilindro, sino que además deberá realizarlo a una

presión tal que produzca una fina atomización o pulverización del mismo,

tendiente a optimizar la combustión, generando gotitas del menor diámetro

posible, con lo cual se aumenta la superficie de contacto combustible

comburente, mejorando su evaporación y posterior combustión.

TIPOS DE CAMARA DE COMBUSTIONLos tipos de cámara de combustión que se han utilizado son dos, el

más antiguo, y sobre la que existen múltiples patentes es la cámara de

combustión de inyección indirecta o con precamara. La más moderna y más

utilizada en la actualidad es la cámara de combustión de inyección directa.

La mayor desventaja es que la relación superficie volumen de este tipo

de cámara es muy alto, o sea posee mucha superficie por la cual pierde calor,

Cámara de combustión de inyección indirectaEn este tipo de cámara, posee lo que se denomina una “pre cámara”,

que es donde el inyector descarga el combustible y se inicia la combustión. Al

aumentar allí la presión, el combustible no quemado es desplazado al cilindro

donde se completa la combustión. Este proceso de combustión provoca que el

aumento del gradiente de presión sea bajo, lo que provoca un funcionamiento

menos rudo del motor, con menos vibraciones.


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calor que no es convertido en trabajo. Esto implica un mal rendimiento y un

alto consumo especifico de combustible del motor.

En las figuras 1 y 2 se aprecian este tipo de cámaras de combustión.

Figura 1 Figura 2

Otro problema que lleva implícito la alta perdida de calor de esta cámara por

sus paredes, es que cuando el motor esta frio, el calor generado por la

compresión del aire durante la carrera de compresión, lo toma la masa de de

la tapa de cilindros, no logrando entonces la temperatura suficiente como

para que cuando se inyecta el combustible, este se encienda.

Para solucionar este problema se coloca una bujía incandescente, la cual es

una resistencia eléctrica alimentada por las baterías de arranque, la cual

precalienta la cámara para así sí lograr una temperatura suficiente como para

cuando se inyecta el combustible, este se enciende. Una vez que el motor

arranca, esta resistencia se desconecta, no siendo necesaria utilizarla cuando

el motor está caliente, ya que toda la tapa de cilindros estará a una

temperatura lo suficientemente alta como para no absorber calor durante la

compresión del aire.

El andar más suave de los motores con este tipo de cámaras, hiso que en

general se lo usara en automóviles de turismo, en los cuales se privilegia el

confort por sobre el consumo específico.

En la figura 3 se puede apreciar una cámara de combustión de estetipo. Puede observarse que la cámara de combustión esta tallada

Cámara de combustión de inyección directaEn la cámara de combustión de inyección directa, el combustible se

inyecta directamente en el cilindro, por lo cual, el inyector se encuentra

conectado directamente a la cámara de combustión.


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Por las características generales de los dos tipos de cámaras de

combustión, menor vibraciones, rumorosidad y mayor consumo específico en

la de combustión indirecta, y mayor vibración y menor consumo específico en

la de inyección directa, en general, la primera se utilizaba más

frecuentemente en automóviles de turismo, mientras que la segunda en

aplicaciones comerciales, no siendo esto absoluto, ya que existen casos en

que las aplicaciones se dan cruzadas.

Con la evolución de la electrónica y su aplicación en la gestión o

regulación de las bombas inyectoras, el defecto principal de la cámara de

combustión de inyección directa, la vibración y el andar rudo, fue superado

con los métodos que se verán más adelante, manteniendo su gran ventaja, el

bajo consumo específico, por lo cual, la cámara de combustión de inyección

indirecta dejo de tener sentido, y progresivamente se ha ido abandonando.

Sistema INYECTOR BOMBA.

Sistemas de inyección utilizadosPara generar las presiones de inyección necesarias para pulverizar el

combustible en forma correcta en la cámara de combustión, se utilizan los

siguientes sistemas:

Sistema de BOMBA LINEAL. Sistema de BOMBA ROTATIVA.

Sistema COMMON RAIL.

SISTEMA INYECTOR BOMBA

Este sistema consiste en que la bomba y el inyector están integrados en

un solo bloque, siendo comandados por el árbol de levas del motor.

Habrá una unidad inyector bomba por cada cilindro del motor montada

directamente en la culata.

A cada inyector bomba se le debe suministrar un caudal adecuado de

combustible, lo cual se genera por una bomba de baja presión.

En la figura 4, se adjunta un esquema general de éste sistema, con

gestión mecánica.


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Figura 4

A continuación, en la figura 5, se adjunta una fotografía de un inyector

bomba de accionamiento y regulación mecánica.

Figura 5


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Sobre el resorte de la izquierda actuará la leva de accionamiento. En su

extremo derecho se puede observar el inyector en sí.

La regulación se realiza por medio de la palanca que se introduce en su

cuerpo central, la cual contiene una cremallera que hace rotar un pistón

dentro del cilindro de compresión.

El sistema de regulación utilizado es el denominado “de rampa

sesgada” , el cual es compartido por el sistema de bomba lineal, por lo cual se

explicará su funcionamiento al estudiar esta última.

El sistema INYECTOR BOMBA, se ha empezado a utilizar en

automóviles de turismo. En estos casos la regulación es de tipo electrónica,

comandada por la unidad de control que opera una electroválvula.

A continuación, en la figura 6, se adjunta un esquema del último

sistema mencionado.

Figura 6


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1.- Perno esférico2.- Muelle de reposición3.- Émbolo de bomba4.- Cuerpo de bomba5.- Conector6.- Núcleo magnético7.- Muelle de compensación8.- Aguja de electro válvula9.- Inducido10.- Bobina de electroimán11.- Retorno de combustible (parte de baja presión)12.- Junta13.- Taladros de entrada (aprox. 350 agujeros taladrados conláser como filtro)14.- Tope hidráulico (unidad de amortiguación)15.- Asiento de aguja16.- Arandela estanqueizada17.- Cámara de combustión del motor18.- Aguja del inyector19.- Tuerca de fijación20.- Inyector integrado21.- Culata del motor22.- Muelle de compresión (muelle de inyector)23.- Embolo acumulador (émbolo alternativo)24.- Cámara acumuladora25.- Cámara de alta presión (recinto del elemento)26.- Muelle de electroválvula27.- Árbol de levas de accionamiento28.- Balancín de rodillo

Referencias gráfico Inyector – Bomba

El gráfico que se adjunta a continuación corresponde al inyector bomba

de un automóvil de turismo, con árbol de levas a la cabeza, accionado por un

balancín. La gestión de este sistema es electrónico, accionado por medio de

una electro válvula.

Figura 7


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El funcionamiento del inyector bomba de gestión electrónica es el

siguiente.

Cuando la leva comienza a desplazar el pistón, como la electro válvula

se encuentra abierta, el volumen desplazado por el pistón es impulsado hacia

la zona de alimentación que posee menor presión que la ejercida por el resorte

que mantiene cerrada la aguja del inyector.

Del caño de alimentación de baja presión, el combustible es enviado a

través del retorno al tanque de combustible.

Cuando la unidad de control del sistema (computadora), da la orden,

en función de los valores que le entregan los distintos sensores y su

programa, el solenoide de la electroválvula se activa y ésta se cierra.

La presión entonces sube fuertemente dentro del cilindro, y el

combustible es enviado al inyector, donde vence el resorte que mantiene

cerrada la aguja, comenzando entonces la inyección.

De igual manera cuando la unidad de control decide que debe cesar la

inyección, des energiza el solenoide de la electroválvula, abriéndose y

enviando el resto del combustible que es barrido por el pistón en el cilindro a

la zona de baja presión, bajando bruscamente la presión en el cilindro y

terminando la inyección.

O sea que la unidad de control, a través de la electro válvula, controlael momento de inicio, tiempo, y final de la inyección, variando estos

parámetros en función de la información que le aportan los distintos sensores

del sistema.

Estos sistemas realizan lo denominado “inyección piloto” , la cual

consiste en que se cierre y abra la válvula solenoide en una fracción de tiempo

extremadamente corta, con lo cual al aumentar la presión en la parte inferior

de la aguja del inyector, este se abre por un tiempo extremadamente corto,

inyectando dentro del cilindro una cantidad muy pequeña de combustible, la

cual se enciende comenzando la combustión. Luego de una fracción de tiempo

muy corto, se inicia la inyección principal. De esta manera se logra que el

aumento de la presión dentro del cilindro no sea brusco, bajando entonces el

típico golpeteo del motor Diesel, bajando las vibraciones del mismo.

En general no son solamente dos los pulsos de inyección, sino que

pueden llegar a cinco y hasta siete pulsos, siempre buscando la mejor

combustión y un andar más suave.


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SISTEMA BOMBA LINEAL

Esta bomba es de pistón alternativo, siendo cada uno de ellos una

bomba en si. Cada uno de estos atenderá un cilindro del motor, por lo que la

bomba inyectora tendrá tantos cilindros, como cilindros posea el motor.

La disposición de este tipo de bomba en un motor de seis cilindros, se

da a continuación en la figura 8.

Figura 8

En la figura anterior se puede apreciar la bomba en sí, los inyectores,

los filtros de gas oil y las resistencias de arranque, por lo que se deduce que elmotor posee inyección de tipo indirecta o con precámara.

Es importante destacar que las cañerías entre la bomba y cada uno de

los cilindros deben tener todas la misma longitud, ya que a la presión que se

trabaja, el material con que están construidos, a pesar de su rigidez se

deforma aumentando su diámetro, hecho que se puede corroborar al tocarlos

con la mano ya que siente la pulsación.

Al aumentar su diámetro en cada ciclo de inyección, aumenta el

volumen total del fluido en su interior. Si tuvieran las cañerías distinta


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longitud, el volumen en su interior variaría de una a otra, en consecuencia se

tendría una inyección despareja entre distintos cilindros.

En la figura 9 se observa un esquema del sistema. El combustible es

succionado del depósito de combustible por una bomba de baja presión que

forma parte del cuerpo de la bomba. Antes de ingresar a ésta, el combustible

debe ser filtrado para quitarle toda impureza, ya que dado el estrecho huelgo

con que trabajan los distintos elementos de la bomba, un cuerpo extraño

podría destruirla.

También se le debe quitar el agua que pudiera contener el combustible,

ya que todos los elementos de la bomba se lubrican con el mismo gas oil, el

cual posee propiedades lubricantes.

Si entrara agua dentro de la bomba, no se lubricaría adecuadamente, y

además, podría iniciarse la corrosión de las distintas piezas dentro de la

bomba, lo que trabaría los pistones de la bomba contra sus cilindros.

La bomba también posee un bombín a pistón para purgar el sistema en

caso de apertura por reparación.

De la bomba sale una cañería de retorno de combustible al tanque de

gas oil. La necesidad de este retorno se explicara al estudiar el

funcionamiento del sistema.En la parte derecha o anterior de la bomba se encuentra la regulación,

mientras que n la parte izquierda o posterior el avance centrífugo.

Figura 9


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Figura 10

En la figura 10 puede apreciarse un corte de la bomba, donde se

destaca la leva de accionamiento, con botadores a rodillo, los pistones dentro

de sus cilindros, y la cremallera de regulación accionada por el acelerador.

En la parte inferior del dibujo se observa la trampa de agua encargada

de que ésta no ingrese a la bomba. Si ésta posee agua, será visualizada

rápidamente, y se procederá a limpiarla.

Funcionamiento del sistemaEl funcionamiento esta referido a la figura 11 que a continuación se

inserta.


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Figura 11

Posición 1: El émbolo está en el P.M.I., los orificios de alimentación están,descubiertos. El combustible entra en el cilindro y la válvula dedescarga permanece cerrada.

Posición 2: El émbolo ha girado a la posición de descarga nula. Durantetoda la carrera el canal vertical está enfrente de un orificio dealimentación. El combustible puede así fluir libremente a través delmismo. La válvula de descarga permanece cerrada porque no hay

presión en el cilindro.Posición 3: El émbolo está en la posición de iniciar la descarga y giradopara el caudal que se desea. El plano superior del émbolo hansuperado los orificios de alimentación, los cuales quedan cerrados.El émbolo en su carrera ascendente ha generado una presión enel interior del cilindro que inicia la alzada de la válvula dedescarga.

Posición 4: Descarga plena. Al continuar la carrera ascendente del émbolocompleta la abertura de la válvula de descarga. También la partecilíndrica de la misma ha dejado su asiento y el combustiblecontenido en el cilindro forma, con aquel de la tubería, una solacolumna líquida que se desplaza hacia el pulverizador, del cualsale pulverizado.

Posición 5: Fin de descarga. Un trozo de la hélice de regulación (para lahélice normal) o el borde inferior del émbolo (para la hélice in-vertida) han superado y dejado descubiertos los orificios porlos que el combustible puede así fluir libremente a través delcanal vertical del émbolo. La presión del cilindro ha caído,terminando la inyección.

Al igual que en el ciclo Otto donde se debe adelantar el encendido, en el

ciclo Diesel se debe adelantar la inyección, esto se realiza por medio de un

mecanismo centrifugo que consta de dos mazas que se separan de su eje en

función de la velocidad de giro. Este sistema puede observarse en las figuras

12 y 13.


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Figura 12 Figura 13

Regulación continua de marchaEl regulador que posee este tipo de bombas debe cumplir las siguientes

funciones:

1°) Regular la marcha al mínimo: en esta condición de marcha el motor

es muy inestable por las dificultades de pulverización y porque en

comparación con el motor de carburación las resistencias pasivas varían muy

poco al variar el número de revoluciones, debido a la ausencia de la mariposa

en el conducto de aspiración.

2°) Regular el motor de modo que para cada posición de la manivela de

mando o del pedal acelerador, el número de revoluciones sé mantenga en el

valor deseado aunque varíe la carga.

3°) Impedir velocidades peligrosas alcanzables con dosis de combustible

demasiado grandes en relación a la carga del motor.

Los reguladores que se usan con este fin son generalmente de masascentrifugas.

En el esquematizado en la figura 14, el mando del acelerador actúa

sobre el muelle que compensa las masas de forma que varía su tensión y

adapta así las características del regulador a cada régimen del motor. En la

figura 15 se observa en corte este tipo de regulador.


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para los motores Diesel ligeros, utilizados actualmente en la industria

automotriz.

Para tener una idea, un motor Diesel de un camión actual puede girar

a una velocidad máxima que va de los 1800 a 2500 RPM, mientras que el

mismo tipo de motor, pero en el caso de un automóvil de última generación,

su velocidad máxima de rotación oscilará en los 4000 a 4500 RPM.

El combustible que llega al orificio central (5), se dirigirá hacia ambos

lados, pero como el orificio (6) se encuentra obstruido por la pared interior

Funcionamiento de la bomba rotativaAl igual que otros tipos de bomba inyectoras, requieren de una bomba

de baja presión que tome el combustible del depósito y presurice todo el

sistema.

El corazón de este tipo de bomba se encuentra en dos cilindros

concéntricos, el primero (1-figura 17) se encuentra fijo, mientras el segundo

(2-figura 17), gira dentro del anterior, generalmente comandado por una

correa dentada.

El cilindro exterior posee un orificio radial hasta el centro del mismo (3-

figura 17).

El cilindro interior posee dos orificios radiales ubicados a 90º, que

pasan de lado a lado (4-figura 17). Estos orificios se encuentran en el mismo

plano, por lo que se cruzan en el eje del cilindro. Además se encuentran en elmismo plano que el orificio del cilindro fijo (3), por lo que al girar el cilindro

interior, los orificios que este posee, se irán alineando uno a uno con el del

cilindro fijo.

El combustible, presurizado por la bomba externa a este sistema,

ingresa al cilindro exterior (1), por el orificio radial (3-figura 17).

Cuando uno de los orificios marcados con (4) en la figura 17 se alinea

con el (3), el combustible ingresa en el número (4). El combustible no saldrá

por el otro extremo del orificio ya que encuentra la pared interior del cilindro

exterior, siendo los huelgos lo suficientemente estrechos como para impedir

cualquier fuga de combustible.

El cilindro interior posee en su eje otro orificio (5-figura 17), que

conecta uno de los extremos del cilindro con otro orificio, también radial (6-

figura 17), este último no es pasante de lado a lado, solo conecta el orificio

central con la superficie del cilindro rotante.


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del cilindro exterior (recordar que el juego entre ambos cilindros es muy

estrecho), no podrá avanzar, viéndose obligado a dirigirse hacia la parte

izquierda en el esquema.

En esta parte del sistema, la bomba posee un cilindro con dos pistones

radiales de escaso diámetro (8-figura 17).

Cuando el combustible ingresa en la cámara que se forma entre la

cabeza de ambos pistones, empujan a estos hacia los lados. Esto se puede

apreciar claramente, al igual que el camino seguido en estas instancias por el

combustible, en el dibujo superior de la figura 17 y 18.

Estos pistones y el cilindro que los contienen, giran solidarios al

cilindro interior.

Del otro lado de la cámara de compresión (9-figura 19), se encuentran

unos cilindros (10-figura 19), que ruedan sobre una leva invertida (11-figura

19).

Esta leva tendrá tantos valles y crestas como cilindros tenga el motor,

de esta manera, cuando los cilindros (10) pasan por un valle de la leva, los

cilindros (8) se desplazaran en forma radial hacia afuera empujados por el

combustible que ingresa a la cámara de compresión (9), llenándola en función

de la posición del acelerador.

Al girar todo el dispositivo, y encontrar los rodillos (10) una cresta de laleva, los pistones se ven obligado a desplazarse hacia el eje del cilindro (2),

comprimiendo el combustible que se ve obligado a retroceder por el orificio

central por el que ingresó.

Como los orificios (4), al haber girado el cilindro interior, están

bloqueados por la pared interior del cilindro exterior, el combustible se ve

obligado a desplazarse hacia el orificio el orificio (6), que en estos momentos

se encuentra alineado con el (7), el cual se encuentra conectado al inyector de

uno de los cilindros del motor.

Esta posición de trabajo se puede apreciar en los dibujos inferiores de

las figuras 17 y 18.

De la observación de la figura 17, se deduce que el orificio (6) se

comporta como un verdadero distribuidor al ir alineándose con los orificios

(7), conectados a los inyectores.

La salida de los orificios marcados con (7), deben estar conectados

según el orden de inyección, en este caso siendo el motor de cuatro cilindros,

deberá ser 1-3-4-2.


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Respecto de la regulación de la cantidad de combustible a enviar al

inyector, esta se realiza por medio de una válvula comandada por el

acelerador y que se encuentra antes de la entrada del combustible a la

bomba por el orificio 3.

Al estar la válvula mencionada estrangulada (carga parcial), el caudal

será menor y por lo tanto la cámara de compresión (9-figura 18), no se llenará

completamente, impidiendo que los pistones (8) se desplacen hasta su

máxima carrera, así cuando los rodillos (10) pasen por una cresta de la leva

(11), primero alcanzaran la cabeza superior de los pistones (8), y recién allí

empezará el trabajo efectivo de compresión de estos.

En resumen, en cargas parciales la carrera de trabajo efectiva de los

pistones (8) será menor a plena carga.

Como puede observarse de lo analizado anteriormente y las figuras

adjuntas, el principio de funcionamiento de este tipo de bomba es muy simple

y bastante segura.

Figura 17 Figura 18

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Figura 19

IntroducciónINYECCIÓN ELECTRÓNICA EN MOTORES DIESEL

Los motores diesel tradicionales utilizaban dos sistemas de inyección:

1) Inyección indirecta con precamara: Es la más antigua. Por poseer

mayor perdida de calor por la superficie adicional de la pre camara de

combustión, son de peor rendimiento que las de inyección directa. Se

utilizaban en pequeños motores de uso en automóviles por que su

funcionamiento era más suave con menor cantidad de vibraciones, y elconsumo extra debido al mal rendimiento de la cámara de combustión

no influía mayormente ya que eran motores de baja potencia.

2) Inyección directa : Esta es más moderna, de mejor rendimiento y

menor consumo que la anterior pero su funcionamiento provocaba

mayor cantidad de vibraciones, por lo que quedaba su utilización

restringida a vehículos industriales, donde el consumo es fundamental

y el confort pasa a segundo término.

En ambos casos se busca la mayor turbulencia posible en la cámara decombustión para que el combustible queme en la mejor forma posible. El

control del sistema era totalmente mecánico en ambos métodos.

Con el avance de la electrónica, se combino la mayor eficiencia de la

cámara de combustión de inyección directa, con los sofisticados elementos de

control que le aporta la electrónica, pudiendo así eliminar las desventajas que

este tipo de cámara poseía.

Los sistemas de inyección actuales que utilizan el tipo de cámara de

combustión directa son básicamente dos:

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1) Sistema EDC (Electronic Diesel Control)

2) Sistema Common Rail

Ambos sistemas combinan alto rendimiento, bajo consumo específico y

alta cupla con gran suavidad de marcha.

I SISTEMA EDCEste sistema utiliza una bomba del tipo rotativa con gestión electrónica.

Es utilizada entre otros por la empresa VW.

Utiliza un conducto de admisión espiroidal para mejorar la turbulencia

del aire que ingresa en la cámara de combustión. Con el mismo propósito, la

cabeza del pistón se encuentra tallado.

El inyector que utiliza es de cinco orificios para mejorar la pulverización,

obteniendo así gotas mas finas, lo que mejora la combustión. Esto implica

tener una presión de inyección más alta.

Los inyectores son del tipo bimuelle, esto hace que cuando la presión que

genera la bomba se va incrementando, abre primero el de menor espesor,

venciendo el resorte de menor tensión, inyectando una pequeña cantidad de

gas oil, para luego, cuando la presión de la bomba es máxima, vence el

segundo muelle inyectando el resto del combustible, o sea se inyecta el

combustible dentro del cilindro en dos etapas..Con lo anterior se logra un aumento de presión dentro de la cámara de

combustión más suave, lo que a su vez implica un funcionamiento mas parejo

del motor con menor sonoridad y un incremento más suaves de las cargas

mecánicas sobre los cojinetes.

Sensores del sistema Transmisor de la carrera de la aguja : El inyector del cilindro 3 posee

un transmisor de carrera que registra el inicio de la inyección. Cuando esto

ocurre, manda, una señal a la computadora.

El sistema consiste en un bobinado, en el interior de este existe un

perno solidario a la aguja.

Si se mueve la aguja, también se moverá el perno, modificando el campo

magnético y variando la tensión en la bobina. Esta será la señal que se envía

a la unidad de control del sistema.

Si este sensor fallara, la unidad de control toma un valor estándar para

que pueda seguir funcionando.


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En este caso no lo hará en las condiciones ideales. Esto se denomina

“Función supletoria”

Medidor de masa de aire : A diferencia del carburador en el ciclo Otto,

que mide caudal volumétrico de aire, este sistema mide la masa de aire que

circula instante a instante.

Un sistema muy usado es el denominado de película caliente, sistema

también utilizado por la inyección de gasolina.

El método consiste en una superficie calefaccionada, la película caliente,

se mantiene regulada a temperatura constante. El aire aspirado pasante por

esta, enfría la película caliente, la corriente eléctrica que se necesita para

mantener constante la temperatura de esta película, se emplea como medida

de la masa del aire aspirado.

Si se avería este medidor, la unidad de control asigna un valor fijo, o sea

que posee una función supletoria.

Entre las ventajas del dispositivo, se encuentra que la masa de aire se

registra sin censores adicionales para presión atmosférica y temperatura del

aire, lo que implica una baja resistencia al flujo, etc.

En el caso que la masa de aire fuese demasiado escasa, el sistema limita

la cantidad inyectada al grado de que no produzca humo negro.

En la figura 1 se puede observar este dispositivo.Figura 20

Regulador de recorrido de corredera de regulación : Informa a la

Unidad de control sobre la posición del actuador de dosificación en la bomba

de inyección.


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Regulación de dosificación de combustible : Se realiza electrónicamente

en función de la información de los censores. La Unidad de Control calcula la

cantidad correcta y transmite una señal al dosificador en la bomba. No existe

comunicación mecánica entre el pedal del acelerador y la bomba inyectora.

Posición del acelerador :Este es el factor decisivo para calcular la

cantidad de combustible a inyectar, o sea es la intención del conductor

expresada a través del acelerador. El transmisor de posición del acelerador es

un potenciometro de contacto deslizante.

Temperatura de combustible y del líquido refrigerante : La cantidad a

inyectar se calcula en la unidad de control. Para el cálculo exacto tiene que

considerarse también la temperatura del líquido refrigerante y la densidad del

gas oil. Para ello se mide la temperatura del combustible.

Régimen de motor : Es una de las magnitudes más importantes que

procesa la unidad de control para dosificar la cantidad de la inyección.

Posición del pedal de embrague: Es una función de la regulación

cuantitativa, destinada a efectos de confort, consiste en suprimir sacudidas

del motor. Estando accionado el pedal de embrague se reduce por corto

tiempo la cantidad inyectada.

Posición del pedal de freno: Con esta información se evita una frenada

simultánea con una aceleración.En la figura 21 se da un esquema de los censores presentes en el

sistema.

Unidad de controlEsta procesa la información recibida, calcula la cantidad a inyectar, y

transmite la señal al actuador. También calcula el comienzo de la inyección.

Comienzo de la inyecciónEl comienzo de la inyección influye sobre una gran cantidad de cualidades

del motor (comportamiento de arranque, consumo de combustible, emisiones

de gases de escape, etc.).

El comienzo de la inyección es calculada por la Unidad de Control en

función de distintos parámetros:

Masa de combustible : A medida que aumenta la cantidad inyectada y

el régimen del motor tiene que avanzarse el comienzo de la inyección por que

el ciclo de inyección tiene una mayor duración.

Régimen de motor : Nos da la velocidad de rotación de este.


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Temperatura del líquido refrigerante : Cuando el motor esta frío, es

preciso inyectar más anticipadamente para compensar el retardo de

autoignición.

Comienzo de la inyección : Este se detecta a través de la señal dada por

el transmisor de carrera de la aguja.

Recirculación de gases de escapeLos sistemas de inyección directa trabajan a una temperatura mayor

que los sistemas con precamara (inyección indirecta).

A mayor temperatura y mayor exceso de aire, aumenta la generación

de óxidos nítricos (NOx).

Con la válvula AGR se agrega parte de los gases de escape al aire

fresco, en consecuencia se reduce el oxígeno presente en la combustión, y de

esta manera se reduce la cantidad de NOx generada.

Funcionamiento : A través de la señal del medidor de la masa de aire,

la unidad de control detecta si la masa de aire aspirada es excesiva para el

modo operativo momentáneo. Para compensar esa diferencia se agrega una

mayor cantidad de gas de escape. Estas acciones son ordenadas por la unidad

de control a partir de la información que a ella le llega a través de los sensores

respectivos.

PrecalentamientoEn este tipo de motor el precalentamiento solo es necesario a

temperaturas inferiores a los –9 ºC, esta señal la recibe de la Unidad de

Control del líquido refrigerante. El tiempo de precalentamiento depende de la

señal emitida por el sensor del líquido refrigerante.

Post calentamiento Luego del precalentamiento, y luego del arranque del motor, se

encuentra la fase de post calentamiento. Esto produce una disminución de

sonoridad del motor, mejora la calidad de marcha en relenti y baja las

emisiones de hidrocarburos.

Autodiagnóstico Durante el funcionamiento del motor, en función de la gravedad de la

falla el sistema reacciona con cuatro niveles:


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Nivel 1: Si se avería algún sensor, el sistema trabajara con valores

supletorios o toma la información de otros sensores. No habrá mayor

diferencia en el funcionamiento del motor.

Nivel 2: Fallos de importancia. Se traduce en una reducción de

potencia y da un aviso al conductor por medio de un testigo luminoso.

Nivel 3 : En caso que el conductor no pueda administrar la potencia

por medio del acelerador, el sistema controla el motor a régimen de relenti

acelerado, de esta forma se mantienen las funciones servoasistidas, pudiendo

circular con restricciones.

Nivel 4 : Si el funcionamiento del motor fuese peligroso para si mismo,

el sistema parara el mismo.

Regulación de la presión de sobrealimentaciónA una altura superior a los 1500 metros, el sistema disminuye la

presión de sobrealimentación para evitar que se sobrerevolucione el

turbocompresor. Esto debido a que el aire a partir de esa altura posee menor

densidad.

Figura 21

Sensores del sistema


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SISTEMA COMMON RAIL

IntroducciónEl sistema esta compuesto de dos partes, uno de baja presión y otro de

alta presión.

La primera consta del depósito de combustible (1), filtro (2), bomba de

baja presión (3), filtro de combustible (4), tuberías de baja presión (5). Los

items corresponden a la figura 3 adjunta.

Figura 22

Los depósitos de combustible deben estar separados del motor, para

dificultar su inflamación en caso de perdida o choque del rodado.

Las tuberías de baja presión (5), deben ser de acero, en el caso de los

elementos de estas de tipo flexible, serán con armadura de acero, para evitar

daños mecánicos.

La bomba de baja presión (3), es del tipo de engranajes o de rodillos.

Son eléctricas y van sumergidas en el depósito de combustible. El

combustible pasa a través del bobinado, por lo cual es utilizado pararefrigerar el motor.


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Esta bomba extrae el combustible del depósito y presuriza todo el

sistema, alimentando de esta forma la bomba de alta presión con un caudal

suficiente.

Este elemento trabaja a velocidad constante y en forma permanente

durante la operación del motor, por lo que brinda un caudal también

constante.

Estando el encendido conectado y el motor parado, la bomba

permanecerá parada, esto por medio de un circuito de seguridad.

Dada las estrechas tolerancias en la fabricación de la bomba de alta

presión e inyectores, cualquier impureza en el combustible puede afectar

estos elementos, por lo que el mismo, luego de ser impulsado por la bomba de

baja presión pasa a través de un filtro (4).

La parte de alta presión esta compuesta de la bomba (6), tuberías de

alta presión (7), acumulador de alta presión o “rail” (8), inyectores (9) y

tubería de retorno (10).

La bomba de alta presión eleva esta hasta un valor superior a 1500

bar, poseyendo una válvula reguladora, esta montada en el mismo lugar que

las bombas rotativas, y es accionada generalmente por una correa dentada.

Una fotografía de la misma se da a continuación:

Fotografía 23

La bomba se lubrica con el mismo combustible. Posee tres émbolos

desfasados 120º, con lo cual por cada vuelta de su eje se logra tener tres,

logrando pares de accionamiento bajos y más uniformes. (Figura 24)


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26

Figura 24

El par de accionamiento suele ser 1/9 del necesario para hacer rotar

una bomba de tipo rotativa.La potencia para accionarla en un motor de 2 litros de cilindrada y a

régimen nominal puede oscilar los 3.8 Kw con un rendimiento mecánico del

90%.

El fluido sale del cilindro de compresión hacia el acumulador a través

de una pequeña válvula esférica contenida en un canasto. Una fotografía de

este dispositivo desarmado se adjunta a continuación. Sirve de comparación

una moneda de 10 Cvos. Para dar idea del tamaño.

Fotografía 25

El acumulador de presión o rail (8), es un tubo, el cual esta sometido a

una presión máxima de 1500 bar. Este es alimentado por la bomba de alta

presión, la que a su vez alimenta los inyectores.

La presión dentro del rail se mantiene constante a través de una

válvula que limita la misma. Esto para evitar el envío excesivo de combustible

a los inyectores.

En la fotografía 26 se da la imagen de uno de estos inyectores.


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2

Fotografía 26

El combustible sobrante en el inyector, es retornado al depósito de

combustible a través de una cañería colectora (10).

Las tuberías de alta presión deben estar construidas para soportar las

presiones a que son sometidas, generalmente su diámetro interior es de 2.4

mm y el exterior es de 6 mm.

Las distancias de las cañerías entre el rail y los inyectores deben ser lo

más corta posible, e igual para todos los cilindros.

Por último todo el sistema es comandado por la unidad electrónica de

control (11).

FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR

El combustible a alta presión procedente del rail entra por "11" al interior del

inyector para seguir por el canal de afluencia "9" hacia la aguja del inyector

"10", así como a través del estrangulador de entrada "6" hacia la cámara de

control "12". La cámara de control "12" esta unida con el retorno de

combustible "1" a través del estrangulador de salida "7" y la electroválvula "3".

Cuando la electroválvula "3" no esta activada el combustible que hay en la

cámara de control "12" al no poder salir por el estrangulador de salida "7"

presiona sobre el embolo de control "8" que a su vez aprieta la aguja del

inyector "10" contra su asiento por lo que no deja salir combustible y como

consecuencia no se produce la inyección.

Cuando la electro válvula esta activada entonces se abre y deja paso libre al

combustible que hay en la cámara de control. El combustible deja de

presionar sobre el embolo para irse por el estrangulador de salida hacia el

retorno de combustible "1" a través de la electro válvula.

La aguja del inyector al disminuir la fuerza del embolo que la apretaba contra

el asiento del inyector, es empujada hacia arriba por el combustible que la

rodea por lo que se produce la inyección.


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Como se ve la electro válvula no actúa directamente en la inyección sino que

se sirve de un servomecanismo hidráulico encargado de generar la suficiente

fuerza para mantener cerrada la válvula del inyector mediante la presión que

se ejerce sobre la aguja que la mantiene pegada a su asiento.

El caudal de combustible utilizado para las labores de control dentro del

inyector retorna al deposito de combustible a través del estrangulador de

salida, la electroválvula y el retorno de combustible "1".

Figura 27

Funcionamiento del sistema La bomba de baja presión toma el combustible del depósito y la hace

pasar por el filtro que retiene posibles gotas se agua.

El combustible entra en la bomba de alta presión donde es comprimida

a los valores mencionados anteriormente.

Como la bomba de alta presión esta dimensionada para grandes

caudales, en relenti o bajo cargas parciales, el exceso de combustible es

devuelto mediante una tubería de retorno al tanque de combustible.

Según lo anterior, en cargas parciales el rendimiento de la bomba

tiende a disminuir, por lo que suele desconectarse uno de los émbolos para

así disminuir la potencia de accionamiento y mejorar el rendimiento.


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La desconexión de un émbolo se logra introduciendo una espiga que

mantiene la válvula siempre abierta, con lo que el mismo no comprimirá el

combustible.

El combustible ya a alta presión será transportado por la tubería de

alta presión (7) hasta el acumulador o rail (8), el cual alimenta cada inyector

(9).

Cuando la unidad de control le da la órden a la electro válvula que

posee el inyector, este deja suminstrar el combustible.

La unidad de control, al procesar la información de los distintos

sensores que posee el sistema, ordena el momento en que la electro válvula

debe abrirse y el tiempo que deberá hacerlo, pudiendo entonces tener un

caudal y un adelanto de la inyección óptimo para cada estado de carga.

Este sistema, al igual que el inyector bomba de gestión electrónica, realiza

una preinyección, y luego varios pulsos de inyección logrando así un aumento

del gradiente de presión muy tenue, lo que se traduce en un funcionamiento

del motor muy suave con pocas vibraciones.

Al haber optimizado la inyección del combustible, se logra obtener altas

potencias con elevados valores de cupla y gran economía de funcionamiento,

los valores obtenidos son muy superiores a los viejos sistemas de inyección

indirecta con pre cámara.Se adjunta a continuación una fotografía correspondiente a un motor

Toyota que utiliza este sistema de inyección.

Puede apreciarse claramente el “Rail” en el lado izquierdo del motor, la

bomba inyectora de alta presión y las cañerías que unen el “Rail” con los

inyectores.

Fotografía 28

Rail

Bomba inyectoraAlta presión

CañeríaRail-Inyectores


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A modo comparativo se adjunta a continuación los parámetros

principales del Peugeot 206 en versión nafta, Diesel con precamara y Diesel

sistema Common Rail, denominado comercialmente HDI por esta firma.

PEUGEOT 206

Motor Nafta Diesel I.I. Diesel HDI

Cilindrada 1600 1900 2000 Cm 3

Potencia 90 a 5600 70 a 4600 90 a 4000 CV - RPM

Par máx. 14 a 3000 13 a 2500 21 a 2000 Kgm – RPM

Alimentación InyecciónElectrónicamultipunto

Inyecciónindirecta

ID CommonRail - Turbo

Veloc. máx. 185 161 180 Km/h

Aceleración11.7 Seg. 16.1 Seg. 12.8 Seg. 0 a 100Km/h

Consumourbano

9.4 7.8 6.6 Lts./100Km

Consumoen ruta

5.6 4.5 4.1 Lts./100Km

MAQUINAS TERMICAS

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Inyeccion Diesel Apunte