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8/4/2019 Motor TDI de 2,8 ltr. con sistema de inyeccin Common Rail_parte 1
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Motor TDI de 2,8 ltr. consistema de inyeccin Common Rail
Diseo y funcionamiento
Programa autodidctico 266
Service.
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NUEVO Atencin
Nota
Las instrucciones de actualidad para la com-
probacin, el ajuste y la reparacin se consul-
tarn en la documentacin del Servicio
Postventa prevista para esos efectos.
El programa autodidctico presenta el diseo y
funcionamiento de nuevos desarrollos.
Los contenidos no se someten a actualizaciones.
Sistema de inyeccin Common Rail
Las exigencias actuales y futuras que seplantean a los sistemas de traccin de
vanguardia vienen determinadas sobre todopor factores de conciencia ecolgica yeconoma.
En virtud del crecimiento constante que semanifiesta en el segmento de los vehculoscon motor diesel, estos planteamientosvienen obteniendo tambin all unaimportancia creciente.
Los sistemas de inyeccin con regulacinmecnica que se han implantado hastaahora slo permiten cumplir con ciertasrestricciones las exigencias planteadas encuanto a un consumo reducido, una menorcantidad de contaminantes en los gases deescape y una marcha suave del motor.
Para estos efectos se necesitan unas presionesde inyeccin muy intensas, operacionesexactas de inyeccin y la dosificacin muyexacta de las cantidades inyectadas.
El sistema de inyeccin por conducto comn
Common Rail cumple con estas exigencias,siendo el sistema que se ha implantado en elmotor TDI de 2,8 ltr. para el modelo VW LT2.
En este programa autodidctico hallar unadescripcin del sistema y las modificacionesque han sido necesarias para ello en el motorbsico.
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Referencia rpida
Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Mecnica del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Sistema de inyeccin Common Rail . . . . . . . . . . . . . . 15
Gestin del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Funciones suplementarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
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Introduccin
El motor turbodiesel de 2,8 ltr. con bomba deinyeccin distribuidora rotativa (letras distintivas
del motor AGK/ATA) ha sido equipado ahoracon un moderno sistema de inyeccin porconducto comn Common Rail. Esto haplanteado la necesidad de efectuar ciertasmodificaciones y adaptaciones en el motor.Este motor se identifica con las letrasdistintivas AUH.
266_033
Las personas que tienen implantadoun marcapasos no se deben inclinarsobre el vano motor al estar el motor
en funcionamiento, porque losinyectores son excitados con unafrecuencia de 100 Hz.
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5
1000 2000 3000 4000
100
200
300
400
500
25
50
75
100
125
0
Rgimen [rpm]
Par[Nm]
Potencia[kW]
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Diagrama de potencia y par
Letras distintivas delmotor
AUH
Arquitectura Motor diesel de cuatrocilindros en lnea con turbo-sobrealimentacin
Cilindrada 2.798 cc
Potencia mxima 116 kW (158 CV)a 3.500 rpm
Dimetro de cilindros 93 mm
Carrera 103 mm
Relacin de compresin 18,5 : 1
Par mximo 331 Nma 1.800 3.000 rpm
Gestin del motor Inyeccin directa mediantesistema Common Rail conbomba Bosch de altapresin CP 3.3
Sistema de aire desobrealimentacin
Turbocompresor variablecon intercooler
Combustible Gasoil de 49 CZ comomnimo o RME (stermetlico del aceite de colza= gasoil ecolgico)
Norma de emisiones de escape EU 3
Datos tcnicos
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Mecnica del motor
Administracin del combustible atravs del conducto comn rail
Turbocompresor variable
Impulsin de correa optimizada
Modificaciones en comparacin con el motor
TDI de 2,8 ltr. (AGK/ATA)
El equipamiento del motor con un sistema deinyeccin Common Rail ha implicadomodificaciones y adaptaciones en el motorprecedente.
Panormica general de las modificaciones msesenciales:
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Bomba de alta presin para elsistema de inyeccin Common Rail
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Bomba hidrulica y de vaco en forma
de unidad compartida
Mando de distribucin adaptadocon ruedas dentadas modificadas
Brida intermedia entre colector deadmisin y culata
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Mando de engranajes
El rbol de levas se acciona a travs de ruedasdentadas intermediarias a partir del cigeal.
La bomba de lquido refrigerante, la bomba dealta presin para el sistema Common Rail y labomba en tndem (bomba hidrulica y bombade vaco) se impulsan asimismo a travs deruedas dentadas intermediarias.
El cilindro 1 se encuentra por el lado desalida de fuerza, por ser tambin ellado de distribucin de este motor.
Todas estas ruedas tienen un dentado helicoidalcon una inclinacin a 3o.En comparacin con el motor precedente(dentado a 15o) esto supone una clara reduccinde las fuerzas axiales que intervienen.
266_034
Mecnica del motor
Palanca del cojinete de ajuste
Rueda dentada del rbol de levas
Rueda intermediaria
del rbol de levas
Bomba de lquido refrigerante
Rueda dentada intermediaria
hacia el cigeal
Caja de ruedasde la distribucin
Bomba de alta presinpara sistema de inyeccinCommon Rail
Rueda dentada intermediaria
(para el accionamiento delrbol de levas)
Bomba en tndem
(bombas hidrulicay de vaco)
Rueda dentadaintermediaria
Rueda del cigeal
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Ajuste del juego de circunferencia primitiva
El juego de circunferencia primitiva de la ruedaintermediaria para el rbol de levas esajustable.
En todas las dems ruedas dentadas slo sepuede comprobar el juego de circunferenciaprimitiva.
Si se tiene que comprobar el juego de lacircunferencia primitiva, hay que comprobarprimero el juego entre los flancos de los dientesde la rueda intermediaria (para el mando del
rbol de levas) con respecto a la ruedaintermediaria del rbol de levas.
Despus hay que comprobar el juego decircunferencia primitiva entre la ruedaintermediaria del rbol de levas y la ruedadentada del rbol de levas.
Para el ajuste hay que aflojar primero el tornillodel cojinete de ajuste (sin desenroscarlo).
Luego es posible ajustar el juego de
circunferencia primitiva desplazandolateralmente la palanca del cojinete de ajuste(flecha).
Despus del ajuste hay que apretar nuevamenteel tornillo del cojinete de ajuste.
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Rueda dentada del rbol de levas
Rueda dentadaintermediaria
del rbol de levas
Tornillo
del cojinete deajuste
Palanca del cojinete
de ajuste
Rueda dentada intermediaria
(para el mando del rbolde levas)
La secuencia exacta de las operaciones,
as como los datos parala comprobacin y el ajuste del juego dela circunferencia primitiva se especificanen el Manual de Reparaciones.
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Mecnica del motor
Bomba en tndem
Debido a una creciente cantidad de gruposauxiliares que se implantan en un motor vienensiendo cada vez ms extensos los conjuntos deimpulsin por correa y de la distribucin.
La bomba de vaco y la bomba hidrulica (paraservodireccin) van alojadas en una carcasacompartida.Esta unidad que se atornilla a la bridaintermedia del mando de engranajes de ladistribucin recibe el nombre de bomba entndem.
Ambas bombas se accionan por medio de un ejeen comn, que se impulsa con el conjunto deruedas dentadas del motor.
En el motor de 2,8 ltr. con sistema de inyeccinCommon Rail se han integrado por ello lasbombas de vaco e hidrulica de laservodireccin en un solo componente.
Bomba de vacoBomba hidrulicapara servodireccin
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Bomba hidrulica para servodireccin
En la parte anterior de la bomba en tndem(directamente a continuacin de la rueda deimpulsin) va situada la bomba hidrulicadestinada a alimentar aceite a presin para laservodireccin.
Estructura
La bomba consta de un mbolo rotativo con diezcorrederas.
El mbolo rotativo va situado sobre el eje deimpulsin de la bomba.Gira solidariamente con las correderas en unacmara de presin.En la parte anterior de la carcasa de bomba seencuentran los taladros de entrada y salida,comunicados a travs de conductos con losempalmes correspondientes.
Funcionamiento
El aceite ingresa en la cmara interior de labomba a travs de un taladro de afluencia y esconducido a travs de conductos hacia elmbolo rotativo.
A travs de su movimiento, las correderasconstituyen cmaras estancas a efectos depresin hacia fuera. El tamao de estas cmarasvara en el curso de una vuelta.
Al aumentar el volumen de una cmara seproduce una depresin en su interior,provocando la aspiracin del aceite. Actoseguido se conduce el aceite hasta la parteimpelente.
Ah se reduce el volumen de la cmaraobedeciendo a la geometra de la bomba.Debido a ello se genera presin en el interior de
la cmara. El aceite a presin puede salir de lacmara hacia el empalme de presin en cuantoalcanza los taladros de salida.
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mbolo rotativo Cojinete Pin de impulsin
Empalme
aspirante Empalmeimpelente
Empalmeimpelente
Empalme
aspirante
mbolo rotativocon correderas
Taladro de
afluencia
Bomba hidrulicapara servodireccin
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Bomba de vaco
La parte posterior de la bomba en tndem estconstituida por la bomba de vaco.Genera el vaco para el servofreno y para lagestin del motor.
Estructura
La bomba de vaco consta de un rotor endisposicin descentrada y una aleta. La aleta esde material plstico y va alojada en disposicinmvil.La lubricacin del eje de la bomba se establecea travs de un empalme de aceite a presinprocedente del circuito de lubricacin del motor.
Funcionamiento
Con el movimiento giratorio del rotor y elmovimiento de empuje por parte de la aleta segeneran dos cmaras de diferente volumen.Al aumentar el tamao de una cmara tambinaumenta su volumen y el espacio creado secarga con aire.
Al proseguir el giro del rotor, la aleta cierra lacmara y el espacio generado se vuelve aestrechar. Esto provoca la compresin del aireaspirado.Este aire pasa a travs de una vlvula hacia elcrter del cigeal. Al mismo tiempo se produceuna nueva cmara en el empalme de vaco.
El aceite lubricante superfluo se descarga haciael crter del cigeal conjuntamente con el aire.
Mecnica del motor
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Empalme de vaco
Empalme de aceite lubricante
Rotor
con aleta
Vlvula
Manguito desalida de aire(mezcla deaire/aceite)
Rotor
Aleta Empalme deaceite lubricante
Empalme
de vaco
Bomba de vaco
Cmaras 1 y 2
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Brida intermedia
Para crear el espacio necesario destinado a launidad acumuladora de alta presin del sistemade inyeccin Common Rail ha sido necesarioincorporar una brida intermedia entre la culatay el colector de admisin.
La brida intermedia y el colector de admisinvan unidas a la culata por medio de tornilloscompartidos.
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Colector de admisin
Junta de material blando
Brida intermedia
Superficie deestanqueidad haciala culata (Loctite)
El sellado por el lado del motor se establece conel sellante Loctite 5182 y hacia el colector deadmisin se realiza por medio de una junta dematerial blando.
Impulsin de correa
Otro nuevo desarrollo se implanta en laimpulsin de correa del motor.
En virtud de la numerosa cantidad de gruposauxiliares corresponde una gran importancia acontar con una impulsin por correa defuncionamiento fiable.Por ese motivo se ha sustituido el tensorhidrulico de la correa por un tensor de fricciny muelle de nuevo diseo.
Con esta medida se ha conseguido unaoptimizacin del mando por correa en lo querespecta a su fiabilidad y duracin. 266_081
Rodillo
intermediarioTensor por
friccin y muelle
AlternadorTurbina del
ventilador
Antivibrador en
el cigeal
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Mecnica del motor
Turbocompresor variable
Una novedad ms en el motor TDI de 2,8 ltr. consistema de inyeccin Common Rail viene a estardada por el turbocompresor con turbina degeometra variable.
La ventaja de un turbocompresor variableconsiste sobre todo en que en toda la gama deregmenes permite realizar una presin desobrealimentacin ptima, que se traduce enuna mayor calidad de la combustin. Asimismose reduce la presin de los gases de escape enla gama de regmenes superiores, pudindosealcanzar mayores potencias a regmenes bajos.Debido a estas ventajas, el motor consigue unascifras de emisiones y consumo de combustiblems bajas que su modelo predecesor.
Las paletas directrices regulables, dispuestas deforma anular en torno a la rueda de la turbinaconducen continuamente el caudal pleno de losgases de escape a travs de la turbina. Con la
posibilidad de regular la posicin de lasdirectrices se puede influir en la direccin yvelocidad de ataque de los gases sobre laturbina. El reglaje de las directrices se realiza atravs de un varillaje de control movido pormedio de un depresor.Este depresor es excitado por la electrovlvulapara limitacin de la presin desobrealimentacin N75.
El diseo y funcionamiento se explicanen el SSP 190 Turbocompresor degeometra variable.
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266_060
Empalme haciael depresor
Varillaje de control
Rueda de
turbina
Directriz
Anillo de reglaje
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Aspectos generales
El sistema de inyeccin Common Rail es unsistema de inyeccin a alta presin paramotores diesel.Tambin se le da el nombre de sistema deinyeccin con acumulador.
El trmino Common Rail significa conductocomn y simboliza un acumulador decombustible a alta presin, compartido paratodos los inyectores.
La generacin de la presin y la inyeccin delcombustible son mdulos separados en elsistema de inyeccin Common Rail.
Sistema de inyeccin Common Rail
La bomba de alta presin, situada porseparado, genera la alta presin necesaria parala inyeccin.La alta presin se almacena en un acumulador yse suministra a los inyectores a travs de tuboscortos.
Ventajas del sistema de inyeccin Common Rail:
Presin de inyeccin casi libremente
programable en la familia de caractersticas La posibilidad de inyectar a alta presin alfuncionar el motor a regmenes bajos y acarga parcial
El comienzo flexible de la inyeccin con ciclosde preinyeccin e inyeccin principal
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Inyectores
Sensor de presin delcombustible G247
Acumulador de
combustible a altapresin (conducto
comn = rail)
Vlvula limitadorade presin
Vlvula reguladorapara la presin delcombustible N276
Bomba dealta presin
Bomba de engranajesZona de alta presin
Zona de baja presin
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Sistema de combustible
El sistema de combustible est dividido en doszonas:
la zona de baja presincon la bomba en el depsito de combustible,el depsito de reservas y expansin delcombustible, el filtro de combustible y labomba de engranajes, y ...
Sistema de inyeccin Common Rail
Bomba de alta presin
Filtro decombustible
Depsito de reservas y expansin del combustible
Depsito de combustible
Bomba de
engranajes
Bomba de combustible
Alimentacin
Retorno
Vlvula reguladora de lapresin del combustible N276
Vlvula deretencin
Calefaccin -
filtro de
combustible
la zona de alta presincon la bomba de alta presin, el acumuladorde alta presin (rail), los inyectores y lavlvula limitadora de presin.
Zona de alta presin
Zona de baja presin
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Inyector 4 Inyector 3 Inyector 2 Inyector 1
Vlvulalimitadorade presin
Sensor de presin del combustible G247Acumulador de alta presin (rail)
Retorno
All se genera la alta presin del combustibleque se necesita para la inyeccin y se alimenta
hacia el acumulador de alta presin (rail).El combustible pasa del acumulador de altapresin hacia los inyectores, que se encargan deinyectar el combustible hacia las cmaras decombustin.
En la zona de baja presin, el combustible esextrado del depsito a travs del depsito de
reservas y expansin, por intervencin de labomba de combustible y la bomba deengranajes, para ser impelido a travs del filtrode combustible hacia la bomba de alta presin.
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Alimentacin de combustible
Bomba de combustible G6
La bomba de combustible va situada en eldepsito.Trabaja como bomba de preelevacin y seencarga de alimentar a la bomba de engranajesque va integrada en la bomba de alta presin,para que en cualquier estado operativo recibasuficiente combustible.
Funcionamiento
Al conectar el encendido, la unidad de controlpara sistema de inyeccin directa diesel seencarga de excitar la bomba a travs del relde bomba de combustible.La bomba funciona durante unos 3 segundos yestablece as una presurizacin previa.En cuanto el motor marcha, la bomba alimenta
continuamente combustible hacia la zona de bajapresin.
La bomba aspira combustible del depsito dereservas a travs de un filtro.En la tapa de la bomba se divide la cantidadimpelida.
Una parte del combustible pasa al conducto deafluencia hacia la bomba de engranajes,mientras que la otra se utiliza para accionar eleyector.El eyector aspira combustible del depsito y loimpele hacia el depsito de reservas de labomba.
Sistema de inyeccin Common Rail
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Depsito decombustible
Alimentacin Retorno
Depsito de reservasEyector
Eyector
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Depsito de reservas y expansin del
combustible
El combustible impelido por la bomba seconduce al depsito de reservas y expansin decombustible.Desde all pasa a la bomba de engranajes.
El depsito de reservas y expansin se encargade que la presin del combustible se mantengacasi invariable ante la bomba de engranajes encasi cualquier estado operativo.
Funcionamiento
El combustible impelido por la bomba seconduce hacia el depsito de reservas yexpansin.Desde all sigue hacia la bomba de engranajes.Para compensar fluctuaciones de la presin seprocede a devolver al depsito el combustiblesuperfluo a partir del depsito de reservas yexpansin, a travs de un empalme en T
conectado al retorno de combustible.En el empalme en T, el combustible que vuelvedel motor se mezcla con el combustibleprocedente del retorno del depsito de reservasy expansin.Esta particularidad hace que se refrigere elcombustible que refluye al depsito.
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266_090Depsito de reservasy expansin de
combustible
Empalme en T
Combustible procedentede la bomba
Retorno hacia la bomba de engranajes
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J686
S
Z57
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30
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Filtro de combustible con calefaccin elctrica
El filtro de combustible est equipado con unacalefaccin elctrica.
Esta calefaccin se activa a travs del rel paracalefaccin del filtro de combustible.Calienta el combustible en el conducto dealimentacin.
De esa forma se evita que el filtro decombustible se pueda obstruir por partculas deparafina que se cristalizan a bajas temperaturasexteriores.
Sistema de inyeccin Common Rail
Circuito elctrico
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266_097
Calefaccin elctrica
Leyenda:
J686 - Rel para calefaccin del filtro decombustible
Z57 - Calefaccin del filtro de combustible
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Bomba de engranajes
La bomba de engranajes es una bomba depreelevacin que trabaja de un modonetamente mecnico.Aumenta la presin del combustiblesuministrado por la bomba G6, al objeto deasegurar el abasto de la bomba de alta presinen cualquier condicin operativa.La bomba de engranajes va situadadirectamente en conjunto con la bomba de altapresin.Ambas bombas se accionan por medio de un eje
compartido.
Estructura
En la carcasa de la bomba de engranajes haydos ruedas dentadas que giran en sentidorespectivamente opuesto.Una de ellas es accionada por el eje deimpulsin.
Funcionamiento
Al girar las ruedas dentadas arrastran
combustible entre los huecos del dentado y lotransportan a lo largo de la pared interior de labomba hacia el lado impelente.Desde all pasa a la carcasa de la bomba dealta presin.El ataque de los dientes de ambas ruedasimpide el retorno del combustible.
Carcasa de bomba
Rueda deimpulsin
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266_057
Lado impelente
Lado aspirante
Bomba deengranajes
Bomba de
alta presin
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Zona de alta presin
Bomba de alta presin
Tiene asignada la funcin de presurizar elcombustible a la intensidad necesaria para lainyeccin a alta presin. La alta presin segenera por medio de tres mbolos de la bomba,que se encuentran dispuestos en estrella, a unngulo de 120o.
La bomba de alta presin va atornillada a labrida intermedia del mando de engranajes y seacciona a travs de ruedas dentadasintermediarias a partir del cigeal.
En la bomba de alta presin se encuentratambin la bomba de engranajes y la vlvulade regulacin para la presin del combustible.
mbolo de bomba
Disco de leva
Vlvula reguladora de lapresin del combustible N276
Carcasa de la bomba
Muelle de compresin
Eje de impulsin
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Sistema de inyeccin Common Rail
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Empalme de retornoEmpalme de alta presin
Empalme de alimentacin
Casquillo de
deslizamiento
Bomba de
alta presin
Vlvula reguladora
para la presin delcombustible
Bomba deengranajes
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Funcionamiento
El eje de impulsin para la bomba de altapresin posee una leva excntrica.Es accionada por el eje de impulsin y, a travsdel disco de leva, se encarga de mover enascenso y descenso los mbolos de los treselementos de la bomba.
Carrera aspirante
El movimiento descendente del mbolo de labomba conduce a un aumento de volumen de lacmara de compresin. Debido a ello se reducela presin del combustible que se encuentra enesa cmara.Debido a la presin ejercida por la bomba de
engranajes puede entrar combustible en lacmara de compresin a travs de la vlvula deadmisin.
266_029
mbolo debomba
Eje de impulsin
Muelle de
compresin
Vlvula de admisin
Alimentacin de combustible
procedente de la bomba deengranajes
Cmara decompresin
Levaexcntrica
Disco de
leva
Carrera impelente
Con el comienzo del movimiento ascendente quedescribe el mbolo de la bomba aumenta lapresin en la cmara de compresin. A raz deello se oprime hacia arriba el plato de la vlvula
de admisin y cierra la cmara de compresin.Con el movimiento ascendente del mbolo sesigue generando presin.En cuanto la presin del combustible en lacmara de compresin es superior a la de lazona de alta presin, la vlvula de escape de labomba abre y deja pasar el combustible haciala zona de alta presin.
266_030
Vlvula deescape
Platillo
mbolo debomba
Cmara de
compresin
Zona de alta presin
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Sistema de inyeccin Common Rail
Recorrido del combustible en la bomba de
alta presin
El combustible pasa primeramente a travs de lazona de alimentacin hacia la cmara interiorde la bomba.All es conducido a travs de conductos hacia labomba de engranajes.
Desde el lado impelente de la bomba deengranajes se transporta el combustible haciala vlvula reguladora de la presin delcombustible.
Segn la excitacin elctrica (proporcin deperodo) a que se someta la vlvulaelectromagntica se conduce una parte delcombustible hacia los elementos de bomba.La otra parte del combustible pasa de formacontrolada hacia la zona de retorno.
En el elemento de bomba se genera la presindel combustible para la inyeccin a alta presin.Por ese motivo abre la vlvula de escape delelemento de bomba, permitiendo que elcombustible fluya hacia el empalme de altapresin.A partir del empalme de alta presin se conduceel combustible hacia el acumulador de altapresin (rail) a travs de un conducto de presin.
266_069
RetornoEmpalme de
alta presin
Vlvula reguladora de lapresin del combustible
Bomba de engranajes
Elemento de bomba
Alimentacin Rueda deimpulsin
Vlvula de escape
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Acumulador de alta presin (rail)
El acumulador de alta presin es un tuboforjado en acero.Asume la funcin de acumular a alta presin elcombustible que se necesita para la inyeccin entodos los cilindros.Aparte de ello, su gran volumen compensa lasfluctuaciones de presin que surgen a raz de laalimentacin procedente de la bomba de altapresin y de los ciclos de inyeccin.
Estructura
El acumulador de alta presin aloja el empalmepara alimentacin de combustible procedentede la bomba de alta presin, los empalmeshacia los inyectores, el retorno al depsito decombustible, la vlvula limitadora de presin yel sensor de presin del combustible.
Funcionamiento
El combustible se encuentra sometidocontinuamente a alta presin en el acumulador.Al extraerse combustible del acumulador paraefectos de inyeccin, la presin en elacumulador se mantiene casi constante, graciasa su gran volumen acumulable.Asimismo se compensan las fluctuaciones de lapresin que surgen a raz de la alimentacinpulstil hacia el acumulador de alta presin y araz del trabajo efectuado por la bomba de altapresin.
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Vlvulalimitadora
de presin
Retorno aldepsito de
combustible
Alimentacinprocedente de la
bomba de alta presin
Acumulador dealta presin (rail)
Sensor de presin delcombustible G247
Inyector 2Inyector 3Inyector 4 Inyector 1
Empalme haciael inyector