INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR CENTRAL TCNICONIVEL TECNOLGICONOMBRE: DIEGO CABASCANGO NIVEL: 6 ASISTEMA DE INYECCIN COMMON RAIL

SISTEMA DE INYECCIN COMMON RAILEl sistema de inyeccin Common Rail es un sistema de inyeccin a alta presin para motores diesel. Tambin se le da el nombre de sistema de inyeccin con acumulador.

El trmino Common Rail significa conducto comn y simboliza un acumulador de combustible a alta presin, compartido para todos los inyectores.

La generacin de la presin y la inyeccin del combustible son mdulos separados en el sistema de inyeccin Common Rail.

HISTORIA DEL SISTEMA DE INYECCIN COMMON RAILhistoria Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilstica es la primera en aplicar este sistema de alimentacin en los motores diesel de inyeccin directa. Desde 1986 cuando apareci el Croma TDI, primer automvil diesel de inyeccin directa del mundo. Se daba el primer paso hacia este tipo de motores de gasleo que tenan una mayor eficacia de combustin. Gracias a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes, los automviles diesel podan garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultneamente.

HISTORIAEl ruido excesivo del propulsor a bajos regmenes de giro y en los "transitorios". Y es aqu donde comienza la historia del Unijet o mejor dicho, el estudio de un sistema de inyeccin directa ms evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustin. Esta bsqueda llevar algunos aos ms tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo. Para resolver el problema, solamente existan dos posibilidades: conformarse con una accin pasiva y aislar despus el motor para impedir la propagacin de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyeccin capaz de reducir el ruido de combustin. Decididos por esta segunda opcin, los tcnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la bsqueda del principio del "Common-Rail", descartando despus de anlisis cuidadosos otros esquemas de la inyeccin a alta presin.

Para resolver el problema, solamente existan dos posibilidades: conformarse con una accin pasiva y aislar despus el motor para impedir la propagacin de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyeccin capaz de reducir el ruido de combustin. Decididos por esta segunda opcin, los tcnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la bsqueda del principio del "Common-Rail", descartando despus de anlisis cuidadosos otros esquemas de la inyeccin a alta presin.

FUNCIONES DEL SISTEMA DE INYECCIN COMMON RAILFunciones El sistema de inyeccin de acumulador "Common Rail" ofrece una flexibilidad destacadamente mayor para la adaptacin del sistema de inyeccin al funcionamiento motor, en comparacin con los sistemas propulsados por levas (bombas rotativas). Esto es debido a que estn separadas la generacin de presin y la inyeccin. La presin de inyeccin se genera independientemente del rgimen del motor y del caudal de inyeccin.

El combustible para la inyeccin esta a disposicin en el acumulador de combustible de alta presin "Rail". El conductor preestablece el caudal de inyeccin, la unidad de control electrnica (UCE) calcula a partir de campos caractersticos programados, el momento de inyeccin y la presin de inyeccin, y el inyector (unidad de inyeccin) realiza las funciones en cada cilindro del motor, a travs de una electrovlvula controlada.

Partes del sistema de inyeccin common rail

La instalacin de un sistema "Common Rail" consta: - unidad de control (UCE), - sensor de revoluciones del cigeal, - sensor de revoluciones del rbol de levas, - sensor del pedal del acelerador, - sensor de presin de sobrealimentacin, - sensor de presin de "Rail", - sensor de temperatura del liquido refrigerante, - medidor de masa de aire. La ECU registra con la ayuda de sensores el deseo del conductor (posicin del pedal del acelerador) y el comportamiento de servicio actual del motor y del vehculo.

Funciones bsicas del sistema common rail

Las funciones bsicas de un sistema "Common Rail" controlan la inyeccin del combustible en el momento preciso y con el caudal y presin adecuados al funcionamiento del motor.

FUNCIONES ADICIONALES DEL SISTEMA COMMON RAIL Estas funciones sirven para la reduccin de las emisiones de los gases de escape y del consumo de combustible, o bien sirven para aumentar la seguridad y el confort. Algunos ejemplos de estas funciones son: la retroalimentacin de gases de escape (sistema EGR), la regulacin de la presin turbo, la regulacin de la velocidad de marcha, el inmovilizador electrnico de arranque, etc.. El sistema CAN bus hace posible el intercambio de datos con otros sistemas electrnicos del vehculo . ejemplo: ABS, control electrnico de cambio). Una interfaz de diagnostico permite al realizar la inspeccin del vehculo, la evaluacin de los datos del sistema almacenado en memoria.

SISTEMA DE INYECCIN COMMON RAILLa 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 librementeprogramable 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.

Partes del sistema de inyeccin common rail

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,

la zona de alta presincon la bomba de alta presin, el acumuladorde alta presin (rail), los inyectores y lavlvula limitadora de presin.

En la zona de baja presin, el combustible es extrado del depsito a travs del depsito de reservas y expansin, por intervencin de la bomba de combustible y la bomba deengranajes, para ser impelido a travs del filtro de combustible hacia la bomba de alta presin.

All se genera la alta presin del combustible que se necesita para la inyeccin y se alimenta hacia el acumulador de alta presin (rail). El combustible pasa del acumulador de alta presin hacia los inyectores, que se encargan de inyectar el combustible hacia las cmaras de combustin.

LA BOMBA DE COMBUSTIBLE La bomba de combustible va situada en el depsito.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.

FUNCIONAMIENTODE LA BOMBA DE COMBUSTIBLEFuncionamiento :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 alimentacontinuamente 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.

La bomba aspira combustible del depsito de reservas a travs de un filtro.En la tapa de la bomba se divide la cantidad impelida.

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.

Filtro de combustibleDepsito de reservas y expansin delCombustible.El combustible impelido por la bomba seConduce al depsito de reservas y expansin de Combustible.

Desde all pasa a la bomba de engranajes.El depsito de reservas y expansin se encarga De que la presin del combustible se mantenga Casi invariable ante la bomba de engranajes en Casi cualquier estado operativo.

Filtro de combustible con calefaccin elctricaEl 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.

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, 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 ejecompartido.

ESTRUCTURA

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

Funcionamiento :Al girar las ruedas dentadas arrastrancombustible 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.

Zona de alta presin

Bomba de alta presinTiene 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 120 .

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Ubicacin de la bomba de alta presinLa 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.

Partes de la bomba de alta presin

Funcionamiento de la bomba de alta presinFuncionamientoEl 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 de la bomba de alta presin

Carrera aspirante :El movimiento descendente del mbolo de la bomba conduce a un aumento de volumen de la cmara de compresin. Debido a ello se reduce la presin del combustible que se encuentra en esa cmara.

Debido a la presin ejercida por la bomba de engranajes puede entrar combustible en la cmara de compresin a travs de la vlvula de admisin.

Partes de la Carrera aspirante de la bomba de alta presin

Carrera impelente de la bomba de alta presin

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 vlvulade 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.

partes de la bomba de alta presin

Recorrido del combustible en la bomba dealta presin.

Recorrido del combustible en la bomba dealta presinEl 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.

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 DEL ACUMULADOR DE ALTA PRESIN (RAIL)

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 DEL ACUMULADOR DE ALTA PRESIN (RAIL)

El combustible se encuentra sometido continuamente a alta presin en el acumulador.Al extraerse combustible del acumulador para efectos de inyeccin, la presin en elacumulador se mantiene casi constante, gracias a su gran volumen acumulable.Asimismo se compensan las fluctuaciones de la presin que surgen a raz de la alimentacin pulstil hacia el acumulador de alta presin y a raz del trabajo efectuado por la bomba de alta presin.

Vlvula limitadora de presin

Vlvula limitadora de presinLa vlvula limitadora de presin se encuentra directamente en el acumulador de alta presin.Se encarga de limitar la presin mxima en el acumulador y protegerlo de esta forma contra sobrecarga.

Estructura Vlvula limitadora de presin

La vlvula limitadora de presin es uncomponente que trabaja de un modo netamentemecnico.A travs de una pieza roscada se establece elempalme hacia el acumulador de alta presin.En el interior hay una vlvula con taladros depaso, la cual es mantenida en su asiento por elefecto de un muelle de compresin.

Funcionamiento Vlvula limitadora de presin

La vlvula abre s la presin del combustibleen el acumulador de alta presin supera los1.450 bares.El combustible superfluo puede escaparentonces del acumulador de alta presin y salira travs de los taladros de paso hacia el retorno.La presin en el acumulador disminuye.

INYECCINEl combustible se inyecta en las cmaras decombustin a travs de inyectores gestionadoselectromagnticamente.Para conseguir una combustin lo ms eficazposible se ha dividido la inyeccin en un ciclo depreinyeccin y un ciclo de inyeccin principal.PreinyeccinAntes de que el pistn alcance su punto muertosuperior se inyecta primeramente una pequeacantidad de combustible en la cmara decombustin que corresponde. Esto provoca unaumento de temperatura y presin en lacmara.

Inyectores

Los inyectores van montados en la culata.Tienen la misin de inyectar el combustible a las cmaras de combustin en la cantidad correctay al momento correcto. Para esos efectos son excitados por la unidad de control para sistema de inyeccin directa diesel.

Posicin de reposo del inyector

Posicin de reposoEl inyector se encuentra cerrado al estar en reposo.

La electrovlvula no est excitada.El inducido de la vlvula electromagntica es oprimido contra su asiento, respondiendo a la fuerza del muelle de la electrovlvula.

La alta presin del combustible cierra la aguja del inyector, debido a que la superficie del mbolo de control es relativamente ms grandeque la de la aguja.

FUNCIONAMIENTO DEL INYECTORComienzo de la inyeccinEl comienzo de la inyeccin es puesto en vigor por parte de la unidad de control para inyeccin directa diesel.A esos efectos excita la vlvula electromagntica.En cuanto la fuerza magntica es superior a la fuerza de cierre del muelle de la electrovlvula,el inducido de sta se desplaza hacia arriba, abriendo el estrangulador de salida.Sistema de inyeccin Common RailEstrangulador

FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOREl combustible en la cmara de control del inyectorfluye a travs del estrangulador de salida hacia elretorno.

El estrangulador de entrada impide unacompensacin rpida de las presiones entre lazona de alta presin del combustible y la cmarade control del inyector.

La presin que acta sobre el mbolo de controldel inyector es en este momento menos intensa quela alta presin del combustible que acta sobre laaguja del inyector.Debido a ello se eleva la aguja del inyector ycomienza la inyeccin.

Fin de la inyeccin

El ciclo de la inyeccin termina en cuanto laelectrovlvula deja de ser excitada por launidad de control para inyeccin directa diesel.La electrovlvula queda sin corriente.El muelle de la vlvula vuelve a oprimir al inducido contra el asiento y cierra as elestrangulador de salida.

Fin de la inyeccinEn la cmara de control del inyector aumenta lapresin del combustible a la magnitud que tieneen el acumulador de alta presin.La presin en la cmara de control del inyectorvuelve a tener de esa forma nuevamente lamisma magnitud que la presin en la aguja delinyector.

SENSORES DEL SISTEMA COMMON RAIL

SENSORES DEL SISTEMA COMMON RAILSensor de rgimen del motor El sensor de rgimen del motor es un sensorinductivo. Va fijado a la carcasa de distribucin.La rueda generatriz de impulsos va situada en el cigeal entre el volante y la rueda dentada decontrol. Un hueco de segmento en la rueda generatriz de impulsos sirve de marca de referencia para el sensor.

El sensor Hall (CMP)va fijado a la tapa de la culata.Un sector dentado en el rbol de levas le sirve demarca de referencia.El sensor se utiliza para detectar la posicin delrbol de levas.Aplicaciones de la sealLa seal es utilizada por la unidad de controlpara sistema de inyeccin directa diesel paradetectar la posicin del primer cilindro alarrancar el motor.

Efectos en caso de ausentarse la sealEl motor sigue primeramente en funcionamiento.La unidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel emplea a esos efectos la sealprocedente del sensor de rgimen del motor

Medidor de la masa de aire.El medidor de la masa de aire con deteccin deflujo inverso se encuentra en el colector deadmisin y detecta la masa de aire aspirada.Debido a la apertura y el cierre de las vlvulas seproducen flujos inversos de la masa de aireaspirada en el colector de admisin.Aplicaciones de la sealLas seales se emplean en la unidad de controlpara sistema de inyeccin directa diesel paracalcular la cantidad a inyectar.Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del medidor de la masade aire, la unidad de control para sistema deinyeccin directa diesel calcula un valor supletoriofijo.

SENSOR DE TEMPERATURA DEL LQUIDOrefrigerante El sensor de temperatura del lquido refrigerantese encuentra en el empalme para lquidorefrigerante de la culata. El sensor informa a launidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel sobre la temperatura momentneadel lquido refrigerante.Aplicaciones de la sealLa unidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel emplea la seal de temperatura dellquido refrigerante como valor de correccin parael clculo de la cantidad inyectada.Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta esta seal, la unidad de control parasistema de inyeccin directa diesel calcula un valorsupletorio fijo.

Conmutador de luz de freno F yconmutador de pedal de freno El conmutador de luz de freno y el conmutador depedal de freno se encuentran en un componentecompartido fijado al pedalier. Estos conmutadoressirven a la unidad de control para el sistema deinyeccin directa diesel para saber si ha sidoaccionado el pedal de freno.Aplicaciones de la sealAmbos conmutadores suministran a la unidad decontrol para sistema de inyeccin directa diesel laseal de freno accionado. Si se avera el sensorde posicin del acelerador se procede a limitar elrgimen del motor por motivos de seguridad alser accionado el freno.Efectos en caso de ausentarse la sealSi se avera uno de los dos conmutadores, launidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel reduce la cantidad de combustible.

Conmutador de pedal de embrague El conmutador de pedal de embrague vainstalado en el pedalier y se acciona por mediodel pedal de embrague. Sirve para detectar laaccin del embrague.Aplicaciones de la sealCon ayuda de esta seal, la unidad de controlpara sistema de inyeccin directa diesel detecta siel sistema est embragado o desembragado. Alser accionado el embrague se reduce brevementela cantidad inyectada.De esa forma se evitan sacudidas del motordurante los cambios de marchas.Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del conmutador de pedalde embrague puede haber golpes de accin delas cargas durante el ciclo de cambio de marcha.

SENSOR DE POSICIN DEL ACELERADOR El sensor de posicin del acelerador va situado enla aleta de aceleracion motor y comunicado con el pedalacelerador a travs de un varillaje.Aplicaciones de la sealLa posicin del acelerador es un parmetroprincipal para el clculo de la cantidad a inyectar.El conmutador de ralent sealiza a la unidad decontrol para sistema de inyeccin directa diesel siha sido accionado el pedal acelerador.Efectos en caso de ausentarse la sealSin esta seal, la unidad de control para sistemade inyeccin directa diesel no puede reconocerla posicin momentnea del acelerador.

Sensor de altitud El sensor de altitud se encuentra en la unidad decontrol para sistema de inyeccin directa diesel.Aplicaciones de la sealEl sensor de altitud informa a la unidad de controlpara sistema de inyeccin directa diesel sobre lapresin atmosfrica momentnea, la cual estsupeditada a la situacin geogrfica. Con ayudade esta seal se realiza una correccin de altitudpara la regulacin de la presin desobrealimentacin.Efectos en caso de ausentarse la sealEn zonas de altitud se emite humo negro.

SENSOR DE PRESIN DEL COMBUSTIBLE El sensor de presin del combustible va situadoen el acumulador de alta presin y detecta lapresin momentnea del combustible en la zonade alta presin.FuncionamientoLa presin del combustible acta sobre elelemento sensor a travs del empalme de altapresin.

Sensor de presin en el colector de admisin

Sensor de presin en el colector de admisin y sensor de temperatura en el colector de admisin Ambos sensores estn unidos en un componentecompartido, instalado en el colector de admisin.

El sensor de presin en el colector de admisin sededica, como dice su nombre, a detectar la presinmomentnea en el colector de admisin.

Aplicaciones de la sealLa seal del sensor se utiliza en la unidad decontrol para sistema de inyeccin directa dieselpara regular la presin de sobrealimentacin.

Seales de entrada suplementariasSeal de velocidad de marchaLa unidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel recibe esta seal del sensor develocidad de marcha.Se utiliza para las siguientes funciones: limitacin de la velocidad mxima, amortiguacin de sacudidas al cambiar demarchas y verificacin del correcto funcionamiento delprogramador de velocidad.Programador de velocidadCon ayuda de la seal procedente delconmutador para el programador de velocidad,la unidad de control para sistema de inyeccindirecta diesel detecta que se encuentra activadoel programador de velocidad.Gestin del motor

ACTUADORES

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