Eui , Eup, Rail

TECNOLOGA AUTOMOTRIZ II

CAPTULO III SISTEMAS DE INYECCIN DIESEL CONVENCIONAL Objetivo: Revisar con cierta profundidad los sistemas de inyeccin Diesel, convencional 3.1 EQUIPO DE INYECCIN El equipo de inyeccin tiene la misin de elevar la presin e inyectar el combustible en la cmara de combustin en el instante preciso, en cantidad perfectamente determinada de acuerdo al rgimen de carga, en la forma adecuada al procedimiento de combustin de cada caso y durante un espacio de tiempo exactamente fijado. Pertenecen al equipo de inyeccin los siguientes elementos (caso convencional): Bomba de combustible. Filtro de combustible. Bomba de inyeccin con regulador y variador de avance. Porta inyector. Inyector.

Fig. 3.1 Esquema del sistema de inyeccin convencional Modo de Funcionamiento El combustible es aspirado del depsito por la bomba de combustible, la bomba impulsa entonces a travs de un filtro de combustible a la cmara de aspiracin de la bomba inyectora. La bomba inyectora impele el combustible a travs de los inyectores que le proyectan en las cmaras de combustin de los distintos cilindros. Un poco de historia: Antes de introducirnos en las explicaciones del funcionamientos de los sistemas, el cmo estn formados y el lugar en el que se instalan, se narra la historia del motor Diesel, mezclando datos importantes en su historia con otros que adquieren el carcter de ancdotas, pero que en conjunto sirven, y es lo que pretendo que se vea, para comprender

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIla evolucin sufrida por este tipo de motor, que va ms all de la tcnica y va reemplazando a los motores pequeos a gasolina, incluso los de inyeccin directa GDI (inyeccin directa de gasolina).

En sus principios, los motores Diesel parecan abocados a los vehculos agrcolas y de tamao grande o transporte pesado, no a una difusin como la que ha alcanzado en nuestros das, ya que hasta no hace mucho no eran motores que calaran en el pblico de buena manera, y es ah donde est el mrito de este motor y el de los que lo han desarrollado, ya que han sabido conjugar los avances que la tecnologa les ha permitido con un lavado de cara pblico, para presentar al motor Diesel como una alternativa tan vlida como otra cualquiera para equipar a un vehculo automvil, con respuesta rpida, limpieza, livianos, no ruidosos, sin mucha vibracin y sobre todo econmicos, por usar combustible barato.La disminucin del consumo de combustible combinado con el aumento de simultneo de potencia o del par motor, determina el desarrollo actual en el sector de la tcnica Diesel. Esto ha trado en los ltimos aos una creciente aplicacin de motores diesel de inyeccin directa (DI), en los cuales se han aumentado de forma considerable las presiones de inyeccin en comparacin con los procedimientos de cmara auxiliar de turbulencia o de precmara. De esta forma se consigue una formacin de mezcla mejorada y una combustin mas completa. Debido a la formacin de mezcla mejorada y a la ausencia de perdidas de descarga entre la precmara y la cmara de combustin principal, el consumo de combustible se reduce hasta un 10.... 15% respecto a los motores de inyeccin indirecta (IDI) o precmara. La evolucin del motor Diesel. La historia de este motor comienza en el ao 1.897, cuando Rudolf Diesel crea el primer motor de combustin funcional, siendo otorgado el apellido del creador al motor como reconocimiento. Dicho motor nunca fue adaptado por los vehculos de la poca, ya que requera para la inyeccin del combustible de un compresor de aire muy voluminoso, lo que impeda su instalacin sobre el vehculo. Es en los aos 20 cuando dicho problema es resuelto por Robert Bosch, que perfeccion la bomba de inyeccin, permitiendo el uso del motor Diesel en diversos vehculos, sobre todo en los de uso industrial o de transporte medio-pesado. En la dcada de los aos 30, comienza a ser aplicado con fines militares, sobre todo en los carros de combate alemanes, siendo Maybach la firma que ms motorizaciones desarroll y que ms xito tuvo. Incluso el Dr. Ferdinand Porsche dise un motor Diesel V12 con compresor capaz de desarrollar ms de 400cv, destinado al tanque Mammut, un ingenio de 120 toneladas de peso y que afortunadamente nunca pas de la fase de prototipo. Tras la guerra, la evolucin sufrida por el motor Diesel se aplic sobre todo a los vehculos pesados, agrcolas y a los trenes, ya que los turismos dotados con este motor difcilmente tenan xito, por lo pesados, lata vibracin, sucios, etc. En la dcada de los 70, se produce una primera revolucin en estas motorizaciones, que ven su tamao y su peso reducidos, por lo que se pueden instalar en vehculos ligeros y turismos, siendo los motores Perkins y los desarrollados por Volkswagen los ms usados. Es en esta poca cuando el Volkswagen Golf Diesel hace historia al colocarse en los puestos de cabeza en ventas de su segmento. En maquinaria pesada estaba GM, Cunmins sobre todo con Inyector bomba mecnica (MUI), logrando presiones de inyeccin altsimas y el consiguiente ahorro de combustible.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIEn esta poca hace acto de presencia el Mercedes Benz C 111, un vehculo que en su variante Diesel en vez de usar un motor de pistones alternativos usa un motor Wankel trirotor, lo que le permite unas prestaciones de escndalo para un Diesel de la poca y actual, como son un 0100 km/h en 5 segundos y una velocidad punta de 260 km/h. Dicho vehculo se convirti en uno de los principales cazarecords de la poca. Sin embargo, problemas de desarrollo y consumo hicieron abandonar el proyecto. En los 80 los vehculos Diesel comienzan a gozar de mayor popularidad entre el pblico, ya que comienzan a emplearse con mayor frecuencia los turbocompresores, que dotan a estos motores de mejores prestaciones y cualidades termodinmicas. En estos aos aparecen los primeros motores con gestin electrnica, desarrollada principalmente por Bosch y que mejoran las prestaciones mecnicas. Es en la dcada de los 90 cuando se produce el boom de los motores Diesel, favorecido por las mecnicas de origen PSA pero sobre todo por los motores TDI del grupo Volkswagen, dotados del sistema bomba-inyector, que permiten unas prestaciones ms que dignas a los vehculos que las equipan con unos consumos muy ajustados. Tambin se introducen los primeros motores con sistemas de inyeccin directa de combustible, mediante una rampa o rail que suministra combustible a los inyectores, los comnmente llamados Common rail. Actualmente se est produciendo una tercera revolucin en los motores Diesel de la mano del grupo Fiat y su tecnologa Multijet. Dicho motor es un 4 cilindros que equipa un sistema common rail de segunda generacin, que alcanza presiones entorno a los 1.400 bares, un turbocompresor de geometra fija e intercooler y culata de 16 vlvulas. En este motor los inyectores pueden actuar con diferentes intensidades, entre tres y cinco veces, todo ello de manera flexible y controlada. Cuentan con cinco orificios de 0,12 mm de dimetro. La entrada de combustible en el cilindro se produce con varias inyecciones pequeas, por lo que quemando una misma cantidad de combustible se consigue una combustin ms gradual y completa. En el Multijet de 1.300 cc se consiguen 70 cv y un par de 18,36 kgm, sin que el consumo declarado exceda los 4,5 litros a los 100 km. El nivel de emisin de gases se situa en 0,018 gramos por kilmetro, por lo que se sita por debajo de lo exigido por la norma Euro 4, que entrar en vigor en 2.006. Su duracin estimada es de 250.000 km, periodo en el que no requerir ms mantenimiento que los cambios de aceite a los 30.000 km. Para conseguir un peso de solo 130 kg, no se han eliminado componentes o aligerado, sino que se han miniaturizado, lo que hace pensar en este motor como un bonsi mecnico. Adems de este motor estn apareciendo nuevos sistemas para sacar ms rendimiento de los motores Diesel, como el sistema desarrollado por OPC, filial deportiva de Opel, que consiste en un sistema bi-turbo acoplado al motor 1.9 de inyeccin directa. Dicho sistema ha visto la luz en un prototipo de Vectra firmado por OPC, en el que el motor declara 212 cv y el consumo se mantiene en los 6 litros a los 100 km de origen, consiguiendo adems unas prestaciones impresionantes, a la altura de deportivos consagrados, de hecho su velocidad mxima est limitada electrnicamente a 250 Km/h. En el futuro los avances tecnolgicos darn un mayor rendimiento a estos motores, con unos consumos iguales o inferiores a los actuales, y no solo por el desarrollo de las mecnicas, sino tambin por el de los combustibles, de los que ya hay nuevos tipos, desarrollados por Repsol y BP, que limpian el sistema de inyeccin, ahorran combustible, mejoran las prestaciones con menos emisiones contaminantes y no provocan espuma en el llenado del depsito.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIDesde el ao 2.000 los motores Diesel tambin han entrado de manera oficial en las competiciones, con un campeonato paralelo al europeo de turismos, y que no hace ms que reafirmar el avance sufrido por el motor Diesel en su historia. Hablando de motores de mayor potencia, los Detroit, GM, han pasado de los inyectores bomba electrnicos (EUI), los HEUI, Comon Rail, hasta la bomba unitaria electrnica (EUP), que usa en vez de inyector una boquilla (Nozle), permitiendo la preinyeccin (cebado), la inyeccin principal, y en algunos casos la post inyeccin, controlados electrnicamente. Fases de inyeccin requeridos en el motor tradicional Los motores Diesel, necesitan una cmara adecuada donde se de la inyeccin principal, con la existencia de una pre inyeccin (inyeccin previa) de una pequea cantidad de combustible (cebado), se consigue aumentar la presin de la cmara as como la temperatura de la misma evitando puntas de presin importantes (gradientes de presin dP/d) enla inyeccin principal y ruidos de combustin, aumentando el rendimiento del motor y el confort de conduccin. La Inyeccin principal se da cuando se inyecta la mayor cantidad de combustible. Para que la combustin sea lo ms perfecta posible es necesario que la mezcla sea lo ms homognea posible, por lo que es importante la alta presin de inyeccin (a mayor presin de inyeccin menor es el dimetro de las gotas de comestible o dimetro Sauther) lo que pulveriza mejor (mxima atomizacin), y una mezcla idnea con el aire existente en el cilindro, y una mejor combustin se traduce en perfecto comportamiento del motor y muy baja emisin de contaminantes. Tiempo de reposo; es el tiempo transcurrido desde la inyeccin previa hasta la inyeccin principal. Una vez realizada la inyeccin principal la presin en la cmara de compresin baja en este tiempo, adecundose as a las necesidades relativas a presin del motor diesel. Fin de la Inyeccin, se da una vez realizada la inyeccin principal, la presin debe reducirse bruscamente cerrndose as la aguja de inyeccin en un tiempo muy breve. Si esta condicin no se cumpliera, se introduciran en la cmara de combustin grandes gotas de combustible que reduciran la presin en la cmara de combustin, reduciendo el rendimiento del motor y empeorando los gases de escape con emisin de mayor cantidad de partculas. Funcionamiento de la inyeccin tradicional 1. La bomba de combustible La bomba de combustible, que casi siempre est constituida a modo de bomba de mbolo de paletas, tiene la misin de conducir el combustible a la bomba inyectora a una presin aproximada de 1 bar. La bomba de combustible va embridada a la bomba inyectora es accionada por una excntrica del rbol de levas de la bomba inyectora. 2. Filtro de Combustible Son generalmente dos filtros de combustible (basto y fino), sirve para evitar que las impurezas lleguen a la bomba de inyeccin y a los inyectores. El combustible comercial para motores Diesel contiene muchas impurezas como por ejemplo: Polvo mineral, e incluso en el mismo depsito de combustible, puede adquirir ms impurezas. Como la bomba de inyeccin y las boquillas inyectoras han sido fabricadas con la mxima precisin, los cuerpos extraos que pudiera contener el combustible, por pequeos que fueran, produciran en tiempo relativamente corto serios desgastes que podran inutilizarla. Es por tanto mucho ms econmico mantener el filtro de combustible siempre en orden.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ II3. Bomba de Inyeccin La bomba de inyeccin tiene la misin de entregar el combustible a alta presin a los inyectores que luego inyectarn a las cmaras de combustin de los distintos cilindros del motor. La cantidad que se inyecta de acuerdo con la carga del motor deber poderse dosificar exactamente. Tambin el momento de la inyeccin deber poderse adaptar a las condiciones de servicio del motor. 4. Regulador Un motor Diesel tiene que tener un ralent uniforme con objeto de que no se pare. Adems de esto no debe sobrepasar el nmero mximo admisible de revoluciones. Fig. 4.2 Recorrido del combustible diesel en el Vehculo Estas condiciones las cumple el regulador. Puede trabajar en funcin del nmero de revoluciones del motor o de la presin del tubo de aspiracin. En cualquiera de los casos, modifica la cantidad de combustible inyectada en el motor por la bomba de inyeccin y regular as el nmero de revoluciones, su principio de funcionamiento es el de pesas centrfugas. 5. Inyector El inyector debe inyectar el combustible que le llega a alta presin de la bomba de inyeccin, en la cmara de combustin de tal manera que sea ms conveniente para el procedimiento de combustin del motor Diesel de que se trate. Con pre - cmara Inyeccin Directa

Fig. 4.3 Dos formas de inyeccin Diesel La misin de los inyectores es la de realizar la pulverizacin de la pequea cantidad de combustible y de dirigir el chorro de tal modo que el combustible sea esparcido homogneamente por toda la cmara de combustin. Debemos distinguir entre inyector y porta - inyector y dejar en claro desde ahora que el ltimo aloja al primero; es decir, el inyector propiamente dicho esta fijado al porta- inyector y es este el que lo contiene, adems de los conductos y racores de llegada y retorno de combustible. Destaquemos que los inyectores son unos elementos muy solicitados, lapeados conjuntamente cuerpo y aguja (fabricados con ajustes muy precisos y terminados expresamente el uno para el otro), que trabajan a presiones muy elevadas, de hasta 2000 aperturas por minuto y a unas temperaturas de entre 500 y 600 C.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIPrincipio de Funcionamiento El combustible suministrado por la bomba de inyeccin llega a la parte superior del inyector y desciende por el canal practicado en la tobera o cuerpo del inyector hasta llegar a una pequea cmara trica situada en la base, que cierra la aguja del inyector posicionado sobre un asiento cnico con la ayuda de un resorte, situado en la parte superior de la aguja, que mantiene el conjunto cerrado.

El combustible sometido a una presin muy similar a la del tarado del muelle, levanta la aguja y es inyectado en el interior de la cmara de combustin. Cuando la presin del combustible desciende, por haberse producido el final de la inyeccin en la bomba, el resorte devuelve a su posicin a la aguja sobre el asiento del inyector y cesa la inyeccin. 3.2 LOS INYECTORES: TIPO DE INYECTORES Existe gran variedad de inyectores, dependiendo estos del sistema de inyeccin y del tipo de cmara de combustin que utilice cada motor, aunque todos tienen similar principio de funcionamiento. Fundamentalmente existen dos tipos: INYECTORES DE ORIFICIOS Se emplea en motores con inyeccin directa ya que con l se obtienen gotas finas de combustible. La presin en la abertura del inyector se halla comprendida entre 159 bar y 250 bar; a mayor presin el dimetro de gota es ms pequeo, a ste dimetro se le llama el dimetro de sauther. Las mayores presiones se logran en los inyectores bomba. La aguja tiene su parte inferior cnica, generalmente rectificada y se adapta a la superficie cnica de su asiento en el cuerpo del inyector con lo cual se obtiene un cierre perfecto. Hay inyectores de un solo orificio y hay otros de varios.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIFig. 4.4 Inyector de orificios INYECTORES DE ESPIGA Se utilizan en motores con cmara de pre combustin y cmara de turbulencia. La presin en la abertura del inyector se halla comprendida entre 110 y 135 bar. La aguja tiene en su extremo inferior un tetn de forma especial que penetra en el agujero de inyeccin del cuerpo del inyector. Mediante la variacin de la forma y medidas de tetn puede modificarse el chorro inyectado. Adems de esto el tetn mantiene el agujero libre de incrustaciones de carbonilla.

Fig. 4.5 Inyector de espiga Mantenimiento de los inyectores diesel Un inyector defectuoso puede daar el electrodo de la buja de incandescencia; por lo tanto si ha habido problemas con los inyectores en motores de inyeccin indirecta deber comprobarse el estado de dichas bujas. El estado de los inyectores tiene una importancia crtica para el buen funcionamiento del motor y por ello es necesario comprobarlos peridicamente. Los sntomas de suciedad o desgaste de los inyectores son la emisin de humo negro en el escape, fuerte golpeteo del motor, prdida de potencia, sobrecalentamiento, fallos de encendido y mayor consumo de combustible. NOTA: El gasoil es perjudicial para la piel y los ojos. La exposicin prolongada de la piel a dicho combustible puede provocar dermatitis. Por ello cuando se manipule algn componente del sistema de combustible es aconsejable utilizar guantes protectores o al menos protegerse las manos con una crema adecuada. Pruebas de los inyectores A. Prueba de presin de apertura. B. Prueba de la presin de inyeccin. C. Prueba de la cada de presin (desgaste interno del inyector produciendo fugas internas). D. Prueba de la pulverizacin y ngulo de salida del combustible E. Prueba de hermeticidad y estanqueidad

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Fig. 4.6 Equipo para prueba de Inyectores Desmontaje y montaje de los inyectores Como norma general deber tenerse en cuenta los siguientes puntos: a) Antes de aflojar cualquier conexin del sistema de combustible compruebe que est libre de grasa y suciedad, para evitar la posible contaminacin de las tuberas de combustible. Se puede utilizar aire comprimido para eliminar la suciedad de los racores pero nunca despus de haber abierto cualquier parte del sistema de combustible. b) Primero afloje los racores de conexin de la tubera de combustible al inyector y a la bomba de inyeccin. Si las tuberas de combustible se mantienen unidas por medio de una o varias abrazaderas, retire stas. c) Desacople las conexiones de retorno del inyector, teniendo la precaucin de recoger las arandelas de cobre si los racores son del tipo orientable. d) En los inyectores de sujecin por mordaza o brida con ms de una tuerca o tornillo de fijacin, afloje estos elementos graduales y uniformemente para no deformar el inyector y despus retire las tuercas o tornillos y la mordaza. Si el inyector est muy apretado en la tapa tendr que utilizar un extractor adecuado. e) En casi todos los inyectores, la estanqueidad entre stos y la tapa se consigue por medio de una arandela de cobre. Esta arandela cierra la parte superior del inyector y en algunos casos ste asienta sobre una arandela ondulada o cncava situada en la parte inferior del alojamiento para el inyector, la cual acta como aislante trmico. Estas arandelas debern renovarse cada vez que se desmonte el inyector. Suelen ir encajadas con apriete en el alojamiento del inyector y a menudo hay que utilizar un alambre doblado para extraerlas. Algunos inyectores van montados con un casquillo aislante adems de la arandela de estanqueidad y a veces este casquillo sustituye a la arandela cncava u ondulada. Si el citado casquillo es de tipo desmontable deber renovarse tambin cada vez que se desmonte el inyector. f) Tapone el extremo de todas las tuberas de combustible desconectadas para evitar que entre suciedad. La presencia de suciedad en el sistema de combustible puede provocar graves averas en las delicadas superficies internas de la bomba de inyeccin y los inyectores, mecanizadas con gran precisin.

g) Es indispensable limpiar meticulosamente los alojamientos de los inyectores antes de volver a montar stos. h) Cualquier partcula de suciedad que quede en el alojamiento puede ocasionar fugas de compresin, lo mismo que si se vuelven a utilizar arandelas de estanqueidad viejas, ya aplastadas, y tales fugas pueden originar fuertes erosiones en el inyector debido a las altas

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IItemperaturas de los gases de la fuga. Adems los depsitos de carbonilla formados entre el cuerpo del inyector y las paredes de la tapa debido a la fuga pueden hacer que el inyector se agarrote en el alojamiento. Si los inyectores son de montaje a rosca y tienen prescrito un determinado par de apriete, respete ste al volver a montarlos. Utilice una llave de inyectores o una llave de vaso de suficiente profundidad para poder utilizar una llave dinamomtrica. Desarmado, limpieza y armado de los inyectores Todos los inyectores pueden desarmarse ya que el porta inyector y el cuerpo del inyector van unidos a rosca. Con este fin el inyector est provisto, en los lugares adecuados, de caras planas o hexgonos para las correspondientes llaves. La mayora de los inyectores tienen componentes parecidos, siendo los ms importantes el cuerpo del inyector, el porta inyector, la tobera, la vlvula de aguja y el muelle de presin. Los motores de inyeccin indirecta suelen llevar inyectores Bosch y CAV de montaje a rosca, el muelle de presin que mantiene apretada la aguja contra su asiento en el inyector se monta con una precarga conseguida por medio de un suplemento, o de un tornillo de ajuste. Esta precarga determina la presin de apertura del inyector y normalmente no es preciso reajustarla. No obstante si el resultado de la prueba de apertura indica que el inyector est descalibrado, puede ajustarse el tornillo de precarga o aadirse un suplemento (lainas) de distinto espesor para corregir el defecto. Es esencial limpiar escrupulosamente el inyector antes de desarmarlo. Para ello lo mejor es utilizar un recipiente limpio con petrleo y una brocha de cerdas duras. Cualquier mota de polvo o partcula de suciedad que penetre en el inyector puede ocasionar un grave desgaste del mismo. Entre las piezas del cuerpo del inyector suelen ir montadas arandelas de estanqueidad de cobre; estas arandelas compresibles han de renovarse cada vez que se desarme el inyector. Para desarmar y armar el inyector lo mejor es sujetarlo firmemente en un til especial o en una morza de banco, teniendo la precaucin en este ltimo caso de no apretar el tornillo excesivamente. NOTA.- Si se desarma ms de un inyector es importante que no se mezclen los componentes de unos con los de otros ya que tal intercambio descompensara las tolerancias de montaje y perjudicaran el funcionamiento de los inyectores. Los equipos especiales de limpieza suelen contener un cepillo metlico de latn, raspadores de toberas y agujas, un surtido de alambres de limpieza de orificios y de varillas para limpieza de canalizaciones, de varios dimetros, y un porta alambres/portavarillas para usar estos utensilios con ms facilidad. El latn es el nico metal que puede utilizarse sin peligro para escarbar en los orificios o raspar los componentes de los inyectores. Para limpiar las piezas de los inyectores puede utilizarse nafta. Durante la limpieza deber prestarse especial atencin a la superficie de asiento y a la vlvula de aguja del inyector que debern secarse perfectamente con un pao que no desprenda pelusa. Los depsitos de carbonilla del exterior de la tobera pueden eliminare con un cepillo de latn. Los depsitos de carbonilla endurecidos pueden rasparse con un trozo de madera dura o una pletina de latn y, si es necesario, reblandecerse sumergindolos antes en nafta o gas ol. El vstago de presin de los inyectores de espiga debe examinarse minuciosamente para ver si existen depsitos de carbonilla en la zona del escaln, donde varia el dimetro del vstago. Los orificios y las canalizaciones de combustible debern limpiarse totalmente de obstrucciones y depsitos utilizando alambres y varillas de latn de los dimetros adecuados. NOTA.- Dado que los alambres de limpieza son muy finos y pueden romperse fcilmente quedando atascados los pequeos trozos de alambre en los orificios sin posibilidad de extraerlos, se recomienda dejar que el alambre asome slo lo imprescindible del porta alambres a fin de que ofrezca la mxima resistencia posible a la flexin.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIUna vez limpia todas las piezas debern enjuagarse a fondo el inyector con disolvente y la superficie del asiento y el cono de la aguja debern secarse con un pao que no desprenda hilachas. Para comprobar si la tobera y el cono de la aguja estn perfectamente limpios puede introducirse la aguja en la tobera y escuchar el sonido que produce la primera al dejarla caer contra el asiento de la segunda; deber ser un claro chasquillo metlico. Si no es as, ser necesario limpiar mejor ambas piezas. NOTA: Si se observa que el inyector presenta una tonalidad azulada por haberse sobrecalentado o si el asiento presenta un aspecto mate en vez de brillante, no intentar repararla 3.3 BOMBAS DE INYECCIN La bomba de inyeccin (BI) tiene la misin de entregar el combustible a alta presin a los inyectores. La cantidad que se inyecta de acuerdo con la carga del motor deber poderse dosificar exactamente. Tambin el momento de la inyeccin deber poderse adaptar a las condiciones de servicio del motor. Las BI pueden ser: BI lineal, BI Rotativa y los inyectores bomba (Inyector unitario) 3.3.1 Bomba de inyeccin lineal (BI lineal) 1. Bomba propiamente dicha: Constitucin y modo de funcionar La BI es una bomba de mbolo compuesta de tantos elementos como cilindros tenga el motor. Los distintos elementos son accionados por un rbol de levas dispuesto en el cuerpo de la bomba, a travs de taqus de rodillos. Todo elemento de bomba est compuesto por un cilindro y un mbolo ajustado con un juego de dos a tres milsimas de milmetro. Este ajuste es tan fino, que viene obligado por las elevadas presiones que intervienen, no permite nada ms que el cambio conjunto de cilindro y mbolo. La superficie lateral del mbolo tiene, adems de una ranura longitudinal, un fresado en forma de rampa helicoidal que constituye el canto de mando mediante el cual se regula la cantidad de combustible a impulsar. Por dos taladros dispuestos uno frente a otro en el cilindro de bomba (taladros de mando y entrada) llega el combustible a la cmara de compresin. Durante la carrera de compresin es movido el mbolo por una leva del rbol y durante la aspiracin por el resorte del mbolo. La lubricacin entre el mbolo y el cilindro corre a cargo del combustible. El cierre superior del cilindro est constituido por una vlvula de presin cargada con un resorte. Sobre el cilindro desliza una vaina de regulacin accionada por una cremallera que engrana en un segmento dentado que lleva fija la vaina; dos escotaduras longitudinales que lleva la vaina de regulacin en su parte inferior sirven de gua a los talones del mbolo. El segmento dentado de regulacin est en

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IItodo momento engranado con la varilla cremallera de regulacin. Es decir que desplazando la varilla de regulacin puede hacerse girar los mbolos de bomba durante el funcionamiento de la BI. Con esto resulta posible variar de modo continuo, es decir, sin escalonamiento, la cantidad de combustible impulsado. La varilla de regulacin va enlazada a un regulador de nmero de revoluciones. Si se manda combustible a la cmara de aspiracin y el mbolo se encuentra precisamente en el punto muerto inferior fluir el combustible por los taladros de entrada a la cmara de compresin del cilindro de la bomba.

Fig. 4.7 Bomba de inyeccin lineal Cuando sube el mbolo se cierran los orificios de entrada y con ello empieza la impulsin. El combustible llega ahora de la cmara de compresin a travs a la tubera de presin. La impulsin se acaba tan pronto como el canto de mando deja libre el orificio de mando. A partir de este momento est la cmara de compresin del cilindro de bomba a travs de la ranura longitudinal y la anular enlazada con la cmara de aspiracin. El combustible retorna a presin de nuevo a la cmara de aspiracin. La carrera del mbolo de bomba permanece siempre igual. La carrera de impulsin, es decir la parte de la carrera durante la cual se impulsa, se rige por la posicin en aquel momento del canto de mando. En cada posicin el comienzo de la impulsin es el mismo; el final de la impulsin y con ello la cantidad de combustible enviada son las cosas que varan. Si el mbolo gira tanto que el taladro de entrada desemboque en la ranura longitudinal no podr haber presin en la cmara de compresin; se habla de carga nula. El combustible es nico y alternativamente empujado de la cmara de compresin a la de aspiracin, y recprocamente. Fig. 4.8 Elemento de la BI lineal

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IISe utilizan tambin los elementos de la bomba cuyo cilindro slo tiene un orificio de mando y entrada. Con estos elementos se consigue asimismo una modificacin continua, sin saltos, de la cantidad impulsada por giro del mbolo de la bomba. Tambin hay elementos de bomba en los que se puede modificarse el comienzo de la impulsin en funcin de la carga por medio de un segundo canto de mando en el mbolo de la bomba, situado en su extremo superior. La vlvula de presin cierra la tubera de presin, que siempre ha de estar llena de combustible, contra el cilindro de presin hasta que comienza la carrera de impulsin. Durante la carrera de impulsin permanece abierta la vlvula de presin. Al final de la impulsin se aprieta contra el asiento en virtud de la elevada presin de la tubera de presin y de la fuerza del resorte de vlvula. Al cerrar tiene la vlvula de presin tiene la misin de descargar la tubera de presin para conseguir un rpido cierre de la aguja del inyector. Con esto se evita el goteo posterior de combustible en la cmara de combustin. Esto se consigue por la forma especial de la vlvula de presin. Un vstago corto y cilndrico (embolito de descarga), que ajusta con el menor juego en el soporte de vlvula, penetra en este al final de la impulsin y cierra la cmara de compresin inmediatamente respecto a la tubera de presin. Al hundirse despus el cono en su asiento se agranda la capacidad de la tubera de presin en el valor del volumen del embolito de descarga. Esto produce una rpida cada de presin en la tubera y un cierre igualmente rpido de la aguja del inyector. La cantidad de aire contenido en el cilindro alcanza nicamente para la combustin de una determinada cantidad de combustible. Para evitar que el motor reciba demasiado combustible inyectado y humee, se limita el recorrido de la varilla de regulacin generalmente mediante un tope ajustable (lmite de humo). Existen distintos topes de varilla de regulacin. El tope fijo de varilla de regulacin se ajusta mediante un tornillo que se asegura contra una contratuerca. Si el motor necesita para el arranque una cantidad de combustible mayor que la que necesita para funcionar a plena carga puede emplearse un tope automtico de la varilla de regulacin. Este tope limita en el caso de nmeros de vueltas de la BI superiores a las 400 r.p.m. y las 500 r.p.m. la cantidad de combustible impulsada a la de plena carga. El tope se ajusta atornillando o destornillando un casquillo de ajuste que se asegura con una contratuerca. El resorte helicoidal que va en el casquillo de tope cede para motor parado y pedal de acelerador completamente pisado a fondo haciendo posible con ello una cantidad impulsada en el arranque mayor que la de plena carga. Tan pronto como funciona el motor el regulador, con ayuda del resorte del tope elstico, hace que retroceda la varilla de regulacin a la posicin de marcha al ralent. 2.- Regulador o Gobernador Un motor Diesel tiene que tener un ralent uniforme con objeto de que no se pare. Adems de esto no debe sobrepasar el nmero mximo admisible de revoluciones. Estas condiciones las cumple el regulador. Puede trabajar en funcin del nmero de revoluciones del motor o de la presin del tubo de aspiracin. En cualquiera de los casos,

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IImodifica la cantidad de combustible inyectada en el motor por la bomba de inyeccin y regular as el nmero de revoluciones. Reguladores Mecnicos (de fuerza centrfuga) Los reguladores mecnicos son los ms utilizados para los motores Diesel. El regulador mecnico est montado en la bomba de inyeccin. La varilla de regulacin de BI est unida por medio de una articulacin al varillaje del regulador. La unin con el pedal acelerador se realiza por intermedio de la palanca de mando del regulador. Conjuntos masas rotantes RQ, RQV: Los resortes de regulacin estn montados en los pesos centrfugos. RSV, RS: La fuerza centrfuga acta, por intermedio de un sistema de palancas, sobre el resorte de regulacin montado fuera de los dos pesos centrfugos. En los reguladores mecnicos RQ y RQV, cada uno de los pesos centrfugos acta directamente sobre un juego de resortes especialmente previstos para cualquier velocidad nominal.TIPOS DE REGULADOR Conjunto masas rotantes Para bombas del tamao A, P ZW A, P

Tipo

Modelo de regulador

Se emplean para

RQ RQU* EP/ RS

Regulador de mxima o slo regulador de mxima Regulador de mxima y mnima

De fuerza centrfuga De fuerza centrfuga

Vehculos de carretera, locomotoras, grupos.

Vehculos de carretera Vehculos con toma auxiliar, camiones Grupos Vehculos de carretera Tractores, grupos, vehculos Grupos Coches de turismo, tractores

RQV RQUV* RQV-K

Regulador de todo rgimen o regulacin a voluntad

De fuerza centrfuga

A, P ZW

Regulador de todo rgimen con asimilacin a voluntad

De fuerza centrfuga

A, P

EP/ RSV Regulador de todo rgimen EP/ RSUV* EP/ M Regulador de todo rgimen De fuerza centrfuga

A, M, P

P, ZW

Neumtico

A, M

*Con desmultiplicacin para motores lentos

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIEn el caso de los modelos RS y RSV, cada, los dos pesos centrfugos, por intermedio de un buln de regulacin, empujan la palanca tensora, de la que el resorte de regulacin se tensa en funcin de la velocidad deseada. Los resortes de regulacin de estos dos conjuntos de masas rotantes se eligen de modo que, para la velocidad deseada, la fuerza centrfuga y la fuerza elstica de los resortes se mantienen en equilibrio. Al sobrepasar esta velocidad, la creciente fuerza centrifuga desplaza la varilla de regulacin por intermedio de un sistema de palancas, y el caudal suministrado disminuye. Regulador de Mxima y Mnima RQ La representacin esquemtica permite reconocer los componentes principales del regulador y su funcionamiento combinado. El rbol de levas de la bomba de inyeccin acciona el cubo del regulador por intermedio del amortiguador de vibraciones. Los dos pesos centrfugos y sus palancas acodadas estn alojados en el cubo del regulador. Un juego de resortes est montado en cada uno de los pesos centrfugos. Las palancas acodadas convierten los recorridos radiales de los pesos centrfugos en movimientos axiales del perno de regulacin, que los transmite a la deslizadera. Conducida longitudinalmente por el perno gua, la deslizadera establece, por intermedio de la palanca de regulacin, la unin entre las masas rotantes y la varilla de regulacin; el extremo inferior de la palanca de regulacin est articulado en la deslizadera. En la palanca de regulacin hay una colisa. El dado deslizante es guiado radialmente por la palanca articulada; esta, est unida a la palanca de mando sobre el mismo eje. La palanca de mando es accionada a mano o mediante el pedal del acelerador, a travs de un varillaje. Al accionar la palanca de mando, el dado deslizante se desplaza y la palanca de regulacin se inclina alrededor del fulcro de la deslizadera; cuando el regulador entra en accin, el centro de rotacin de la palanca de regulacin se encuentra en el dado deslizante. GOBERNADOR O REGULADOR TIPO MECNICO Gracias a la colisa, la relacin de transmisin de la palanca de regulacin es modificada. Como consecuencia se dispone de una fuerza de reglaje ms que suficiente para accionar la varilla de regulacin, tambin en el rgimen de ralent donde las fuerzas centrifugas son todava pequeas.

Fig. 4.9 El regulador centrfugo

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Los juegos de resortes (resortes de regulacin) montados en los pesos centrfugos consisten generalmente en tres resortes helicoidales dispuestos concntricamente. El resorte exterior se apoya entre el peso centrfugo y el platillo de resorte exterior. Los dos resortes interiores se encuentran entre los platillos exterior e interior de resorte. Durante la regulacin de la velocidad de ralent slo acta el resorte de regulacin (resorte de ralent); al aumentar la velocidad, los pesos centrfugos permanecen apoyados en el platillo de resorte interior, despus de vencer el recorrido de ralent, hasta que comienza la regulacin de la velocidad mxima. Durante esta, todos los resortes actan simultneamente. Los dos interiores se califican de resortes de regulacin de la velocidad mxima.

Regulador Neumtico Regulador de todo rgimen EP / M El regulador neumtico se compone de dos partes principales: El difusor con vlvula de mariposa fijado al colector de admisin del motor, en el lado de admisin. El bloque de membrana montado en la bomba de inyeccin. El aire aspirado por el motor a travs del filtro de aire por el orificio venturi del difusor con vlvula de mariposa. En el lugar ms estrecho se encuentra una vlvula de mariposa y el racor de la tubera de depresin que conduce al bloque de membrana. La vlvula de mariposa est unida al pedal acelerador mediante la palanca de mando y el varillaje. La depresin necesaria para la regulacin automtica (a plena carga, 40 mm de columna de agua) se ajusta, en funcin de la posicin de la mariposa, a una velocidad de rotacin baja, media o grande. El dimetro del venturi debe elegirse de manera que, estando la mariposa completamente abierta, la velocidad nominal exigida se alcance todava con facilidad. Un tornillo de tope permite ajustar con precisin la velocidad nominal (limitando la abertura de la mariposa). El regulador neumtico se utiliza principalmente en coches de turismo y en tractores agrcolas. El tubo venturi adicional, que se dispone en el punto de toma de la depresin, se hace cargo de que el motor, en caso de marcha atrs (inversin del sentido de rotacin), no pueda embalarse ni pararse. La regulacin comienza en cuanto el motor alcanza la velocidad de rotacin que corresponde al valor de depresin capaz de vencer la fuerza del resorte de regulacin, o viceversa. El regulador neumtico acta desde ralent hasta la velocidad mxima. 3. Variador de avance de la inyeccin En los motores Diesel se obtiene un mejor rendimiento avanzando el comienzo de la inyeccin cuando el nmero de revoluciones del motor es alto. Esto se realiza con ayuda de un variador automtico del instante de la inyeccin con el cual se puede girar hasta en 8, durante el funcionamiento, el rbol de levas de la bomba de inyeccin respecto al rbol cigeal (rbol de accionamiento). El comienzo de la inyeccin queda con esto adelantado hasta en unos 8. El variador automtico de avance de la inyeccin utiliza la fuerza centrfuga y trabaja por ello en relacin con el nmero de revoluciones. Si aumenta ste, se mueven hacia fuera los dos pesos como consecuencia de la fuerza centrfuga oprimiendo el cual est finalmente unida a una cazoleta giratoria soportada en el alojamiento. La presin de los rodillos sobre las vas de leva del disco variador es transmitida por sta a cuatro resortes helicoidales que se comprimen un poco haciendo con ello posible un pequeo giro (ngulo de variacin) del disco variador y de la cazoleta giratoria. Como el cubo del disco variador est firmemente unido con el rbol de levas de la bomba de inyeccin girar tambin

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIsta, lo cual tiene como consecuencia un adelanto del inicio de la impulsin y con ello del instante de la inyeccin. El accionamiento del variador automtico de la inyeccin se realiza por el motor sobre el alojamiento del regulador en el que van soportados los pesos centrfugos. 3.3.2 BOMBA DE INYECCIN ROTATIVA

Fig. 4.10 BI Rotativa Los motores Diesel pequeos y rpidos exigen, especialmente en los turismos y vehculos industriales ligeros, una instalacin de inyeccin de poco peso y pequeo volumen. La bomba rotativa de inyeccin de tipo VE satisface ambas exigencias al reunir en un grupo compacto y de reducido tamao la bomba de alimentacin, el regulador de rgimen y el variador de avance. 1. Seccin de baja presin A la seccin de baja presin de un sistema de inyeccin pertenece el depsito de combustible, el filtro de ste, la bomba de alimentacin de aletas y la vlvula de rebose, as como las tuberas de alimentacin. 2. Seccin de alta presin En la seccin de alta presin de la bomba de inyeccin se crea la presin necesaria para inyectar el combustible. Con ello se alimenta ste al inyector a travs de la vlvula, la tubera y el racor de impulsin. 3. Disposicin de las tuberas Para el funcionamiento de la bomba de inyeccin es necesario alimentar el combustible de forma continua a la seccin de alta presin de la bomba, sin burbujas y a presin. En los turismos y en los vehculos industriales ligeros, la diferencia de altura entre el depsito de combustible y la bomba de inyeccin suele ser pequea, la longitud de las tuberas favorable y su seccin de tales dimensiones que la potencia de aspiracin de la bomba de alimentacin de aletas montada en la bomba rotativa de inyeccin sean suficiente.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIEn los vehculos con gran diferencia de altura y/o una tubera ms larga entre el depsito de combustible y la bomba de inyeccin, se instala una bomba de alimentacin previa, que pueda vencer las resistencias de dicha tubera y del filtro y aumenta la vida til de ste. La alimentacin por gravedad se utiliza sobre todo, en tractores y en motores estacionarios. 4. Filtro de combustible La seccin de la alta presin de la bomba de inyeccin y los inyectores se fabrican con una exactitud de milsimas de milmetro, lo que significa que incluso las partculas de suciedad ms diminutas que pueda contener el combustible pueden menoscabar su funcionamiento. Un filtrado deficiente provocara daos en los componentes de la bomba, las vlvulas de impulsin y los inyectores. El empleo de un filtro de combustible adaptado a las exigencias particulares de la instalacin de inyeccin es la premisa indispensable para un servicio prolongado y sin perturbaciones. Puede que el combustible contenga agua, tanto emulsiona como sin ligar, (por ejemplo formacin de condensacin acuosa debida a cambios de temperatura). Si el agua llega a la bomba de inyeccin no se podrn evitar los daos de la corrosin. Las bombas rotativas de inyeccin necesitan, por tanto, un filtro de combustible con colector de agua a intervalos de tiempo prefijados. La aplicacin cada vez ms frecuente, del motor Diesel en automviles de turismo ha favorecido el empleo de un dispositivo automtico detector del nivel de agua, que indica, mediante el testigo de aviso correspondiente, cuando debe purgarse el agua. 5. Aplicaciones Gracias a su flexibilidad, las bombas rotativas de inyeccin del tipo VE ofrecen un gran nmero de posibilidades de aplicacin. El campo de aplicacin y el diseo de la bomba viene determinados por el rgimen real, la potencia el tipo de construccin del motor Diesel. Las bombas de inyeccin rotativas se emplean, sobretodo, en automviles de turismo, camiones, tractores y motores estacionarios. 6. Generalidades A diferencia de la bomba de inyeccin en lnea, la rotativa no dispone ms que de un solo cilindro y un solo mbolo distribuidor. La lumbrera de distribucin asegura el reparto, entre las diferentes salidas correspondientes al nmero de cilindros del motor, del combustible, alimentado por el mbolo de la bomba. En el cuerpo cerrado de la bomba rotativa de inyeccin se encuentran reunidos los siguientes grupos: Bomba de alta presin con distribuidor. Regulador mecnico de velocidad. Variador de avance hidrulico. Bomba de alimentacin de aletas. Dispositivo de parada

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Fig. 3.11 Partes de la BI rotativa 7. Estructura El eje de accionamiento de la bomba rotativa de inyeccin va alojado en el cuerpo de sta. Sobre l va dispuesta la bomba de alimentacin de aletas. Detrs del eje se encuentra el anillo de rodillos, que no es solidario con el dispositivo de accionamiento aunque se encuentra alojado, as mismo, en el cuerpo de la bomba. Por medio del disco de levas, que se apoya sobre los rodillos de anillo y es accionado por le eje, se crea un movimiento simultneamente elevado y rotativo, que se transmite al mbolo distribuidor, el cual es guiado por la cabeza hidrulica, solidaria del cuerpo de la bomba. En ste van fijados el dispositivo elctrico de parada mediante el corte de la alimentacin de combustible, el tapn roscado con tornillo de purga y las vlvulas de impulsin con los correspondientes racores. Si la bomba rotativa de inyeccin equipada con un dispositivo mecnico de parada, ste se encuentra en la tapa del regulador. El grupo regulador es movido por el accionamiento correspondiente solidario del eje conductor, a travs de una rueda dentada. El grupo regulador va equipado con pesos centrfugos y el manguito regulador. El mecanismo regulador, compuesto por las palancas de ajuste, de arranque y tensora, va alojado en el cuerpo y es giratorio. Sirve para modificar la posicin de la corredera de regulacin del mbolo de la bomba. En la parte superior del mecanismo regulador acta el resorte de regulacin, unido a la palanca de control a travs del eje de sta. El eje va alojado en la tapa del regulador, mediante lo cual a travs de la palanca de control se acta sobre el funcionamiento de la bomba. La tapa del regulador cierra por arriba la bomba rotativa de inyeccin. En el regulador van dispuestos adems, el tornillo de ajuste del caudal de plena carga, el estrangulador de rebose y el tornillo de ajuste del rgimen. Montado en sentido transversal al eje longitudinal de la bomba, en la parte inferior de la bomba rotativa de inyeccin, va el variador de la bomba rotativa de inyeccin y el variador de avance hidrulico. Su funcionamiento es influido por la presin interna de la bomba de inyeccin, que depende de la bomba de alimentacin de aletas y de la vlvula de mando de presin, este variador est delimitado a ambos lados de la bomba por una tapa de cierre.

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Fig. 3.12 Esquema del variador para avance hidrulico 8. Accionamiento de la bomba El accionamiento de la bomba rotativa se efecta mediante un mecanismo de transmisin del motor Diesel. En los motores de cuatro tiempos, la velocidad de rotacin de la bomba es la mitad de la del cigeal del motor Diesel. Esto significa que el accionamiento de la bomba de inyeccin se realiza al mismo rgimen que el rbol de levas. El accionamiento de la bomba rotativa de inyeccin es forzado y, adems, se realiza de forma de un eje conductor de la bomba rotativa de inyeccin gira en perfecto sincronismo con el movimiento del pistn del motor. 9. Regulacin del rgimen El comportamiento de los vehculos Diesel es satisfactorio cuando el motor responde a cualquier movimiento de acelerador. Al ponerlo en marcha, no debe tender a pararse de nuevo. Cuando se vara la posicin del pedal del acelerador, el vehculo debe acelerar o retener sin tirones. A idntica posicin de acelerador y con pendiente constante de la calzada, la velocidad de marcha debi mantenerse asimismo, constante. A dejar de pisar el acelerador, el motor debe retener el vehculo. En el motor Diesel, estas funciones estn encomendadas al regulador de rgimen de la bomba rotativa de inyeccin. Funciones del regulador de rgimen Regulacin del ralent El motor Diesel no funciona con un rgimen de ralent inferior al prefijado, si dicho rgimen ha sido regulado. Regulacin del rgimen mximo En caso de bajada de rgimen mximo de plena carga est limitado al de ralent superior. El regulador considera esta situacin y retrae la corredera de regulacin hacia la direccin de parada. El motor recibe menos combustible. Exactitud de la regulacin El grado proporcional (grado P) mide la precisin de un regulador. Representa el aumento relativo, en porcentaje, del rgimen del motor al disminuir la carga de ste sin que vare la posicin de la palanca de control. El aumento de rgimen no debe sobrepasar un valor determinado dentro del margen de regulacin. Como valor mximo se considera el rgimen superior de corte de inyeccin.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIRegulacin de rgimen intermedio La regulacin de rgimen intermedio; corre a cargo del regulador de todo rgimen. Con este tipo de regulador tambin se pueden mantener constantes dentro de determinados lmites, los regmenes comprendidos entre el de ralent y el mximo. El rgimen no slo vara entre n VT (un rgimen de la curva de plena carga) y nLT (motor no sometido a carga), en funcin de la carga especfica del margen de potencia correspondiente del motor. Este rgimen se ajusta cuando el motor Diesel baja desde su rgimen mximo de plena carga hasta llegar a carga nula El aumento del rgimen es proporcional a la variacin de la carga, y tanto mayor cuanto ms elevado es sta. El grado P a elegir depende de las condiciones de funcionamiento del motor Diesel. As, por ejemplo, en los grupos electrgenos es preferible un grado P inferior para que al cambiar el estado de carga, la variacin del rgimen sea pequea. En automviles es aconsejable un grado P mayor, ya que, en caso de variaciones de carga pequeas (al acelerar o retener el vehculo), favorece la estabilidad de la regulacin y del funcionamiento, lo que implica un mejor comportamiento de marcha. Un grado P pequeo significara que la marcha de automvil se realizara a tirones cada vez que se modificara el estado de carga. 4.3.3 INYECTOR BOMBA (IB) Tambin llamado inyector unitario, tiene mayores ventajas sobre todo para motores de mayor potencia, la presin de inyeccin puede ser tan elevada que mejora la pulverizacin (reduce el dimetro de satuther). El inyector unitario mecnico (MUI) y el inyector unitario electnico (EUI) de DETROIT DIESEL se muestra en las siguientes figuras, pero previamente veamos la evolucin en los DETROIT DIESEL que es la siguiente: - Primero usaron las BI lineal las rotativas, generalmente Bosch - Luego los inyectores unitarios mecnicos MUI - Pasaron a los inyectores unitarios electrnicos EUI - Inyectores unitarios electrnicos actuados hidrulicamente HEUI - los de riel comn COMMON RAIL - por ltimo usan la Inyeccin con Bomba unitaria electrnica EUP Mayores detalles se vern en el siguiente captulo. Fig. 3.13 a) MUI b) EUI de los motores Detroit Diesel

Fig. 3.13

c) esquema del EUI

de los motores Detroit Diesel

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Cuestionario de complementacin 1.- Averige sobre el nmero de cetano del Diesel, la relacin aire /combustible y los lmites de inflamabilidad de la mezcla Diesel 2.- Es posible Reemplazar El Diesel por gas?, sin modificar mucho en qu porcentaje?. 3.- Averige sobre Normas EURO para combustibles y para emisiones de MCI. 4.- Averige sobre el diseo y construccin de bombas de inyeccin lineal de alta presin.

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CAPTULO IV SISTEMAS DE CONTROL ELECTRNICO DIESEL EDC Objetivo: Revisar los avances en el control electrnico de motores Diesel y su gestin electrnica, la evolucin de estos sistemas que permiten cumplir las normas de emisiones. La regulacin electrnica diesel EDC (Electronic Diesel Control = Control Electrnico Diesel) es en la actualidad un componente imprescindible en un vehculo diesel moderno. Ya en 1985 Bosch lanz al mercado una bomba de inyeccin rotativa con EDC. La aplicacin de la electrnica aport considerables ventajas en cuanto al consumo de combustible, la emisin de contaminantes y el confort de marcha.

Fig. 5.1 Corte de una bomba de Inyeccin rotativa EDC En esta parte se estudia los distintos sistemas de alimentacin de combustible de los modernos motores (TDi, Common Rail y EUP), as como su gestin electrnica que controla La Gestin Electrnica Diesel se utiliza hoy en da tanto en motores de "inyeccin indirecta" como en los famosos motores de "inyeccin directa"

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIFig. 5.2 Vista del inyector bomba Dentro de los motores de inyeccin directa hay que distinguir tres sistemas diferentes a la hora de inyectar el combustible dentro de los cilindros.

Fig. 4.3 Uso de Bomba rotativa, common rail y el inyector bomba 4.1 DIFERENTES SISTEMAS PARA EDC: 1er. sistema.- que utiliza la tecnologa tradicional de los motores diesel de "inyeccin indirecta" basado en una bomba rotativa (por ejemplo la bomba "tipo VE" ) que dosifica y distribuye el combustible a cada uno de los cilindros del motor. Esta bomba se adapta a la gestin electrnica sustituyendo las partes mecnicas que controlan la "dosificacin de combustible" as como la "variacin de avance a la inyeccin" por unos elementos electrnicos que van a permitir un control mas preciso de la bomba que se traduce en una mayor potencia del motor con un menor consumo. Este sistema es utilizado por los motores TDI del grupo Volkswagen y los DTI de Opel y de Renault, as como los TDdi de FORD.

Fig. 4.4 A Foto de una bomba de inyeccin rotativa (bomba electrnica con su centralita). Gestin electrnica Actualmente la totalidad de motores diesel de automocin disponen de gestin electrnica. Esto, ms que una moda, es una prueba clara de las ventajas que aporta la

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIaplicacin de la electrnica, ya que permite tener un control ms preciso sobre los distintos parmetros de funcionamiento del motor, obteniendo mejores rendimientos, menor consumo y una importante reduccin de las emisiones de gases contaminantes. Precisamente, fue este ltimo aspecto el que introdujo la gestin electrnica en los motores diesel para controlar el turbo compresor y la recirculacin de los gases de escape. Posteriormente, se han desarrollado sistemas de control electrnico para las bombas de inyeccin, que incluyen tambin el control de gases de escape. Aunque los motores diesel actuales combinan la gestin electrnica con la inyeccin directa, no son stas dos tcnicas que necesariamente tengan que ir aparejadas, ya que existen motores con inyeccin indirecta en los cuales la regulacin de la bomba de inyeccin est en manos de un mdulo electrnico y, por otro lado, han existido desde hace muchos aos motores con inyeccin directa y sin ningn tipo de gestin electrnica.

Fig. 4.4 B: Gestin electrnica de BI rotativa [Fuente: http://autonieto.iespana.es/motorestdi.htm] Esta bomba no difiere demasiado de una tradicional. Su misin fundamental sigue siendo la misma: dosificar la cantidad de combustible que se inyecta al motor (control de caudal),

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIdistribuirlo a cada cilindro y controlar el momento en que se produce la inyeccin de dicho combustible (avance de la inyeccin). El sistema de gestin electrnica se encarga del control del caudal y de la regulacin del avance. Para ello, la bomba se ha modificado, sustituyendo los mecanismos que realizaban estas funciones por un servomotor, que dosifica el caudal, y por una electro vlvula, que regula el avance de la inyeccin. La Unidad de control es el cerebro del sistema. A ella llegan las diversas seales de funcionamiento del motor, las transforma para su procesamiento y, atendiendo a unos parmetros prefijados, enva, a los diversos actuadores, las rdenes necesarias para el correcto funcionamiento del motor. Tiene como principal funcin la regulacin del caudal inyectado y el comienzo de la inyeccin, funciones asumidas anteriormente por la bomba inyectora mecnica. De forma adicional, controla, entre otros los sistemas de precalentamiento, la presin del turbocompresor y la recirculacin de gases de escape. Usa un Transmisor de posicin del acelerador, Un potencimetro es el encargado de transmitir la posicin exacta del pedal del acelerador a la unidad de control mediante una tensin variable procedente del mismo. Un transmisor inductivo, informa a la unidad de control sobre el rgimen de giro del motor, igualmente los diferentes sensores de T, P, caudal. Fig. 4.4 C: Informacin entrada/salida, BI rotativa [Fuente: http://autonieto.iespana.es/motorestdi.htm] 2do.- Sistema.- De conducto comn (common-rail) en el que una bomba muy distinta a la utilizada en el sistema anterior, suministra combustible a muy alta presin a un conducto comn o acumulador donde estn unidos todos los inyectores. En el momento preciso una centralita electrnica dar la orden para que los inyectores se abran suministrando combustible a los cilindros. Esta tecnologa es muy parecida a la utilizada en los motores de inyeccin de gasolina con la diferencia de que la presin en el conducto comn o acumulador es mucho mayor en los motores diesel (1300 Bares) que en los motores gasolina (6 Bares mximo). Este sistema es utilizado por los motores, DCI de Renault de nueva generacin, los HDI del Grupo PSA y los JTD del Grupo Fiat,

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Fig. 4.5 En las fotos de arriba se ven dos tipos de sistemas de inyeccin directa CommonRail, uno con rampa de inyeccin convencional y el otro con una rampa esfrica. 3er.- Sistema.- De Bomba-inyector en el que se integra la bomba y el inyector en el mismo cuerpo con eso se consigue alcanzar presiones de inyeccin muy altas (2000 Bares), con lo que se consigue una mayor eficacia y rendimiento del motor.. Existe una bomba-inyector por cada cilindro. Este sistema es utilizado por el grupo Volkswagen en sus motores TDI de segunda generacin. An antes los us GM, mejorando actualmente hasta los HEUI y Detroit con los sistemas modernos de inyeccin con Bomba Unitaria Electrnica EUP.

Fig. 4.6 Sistema de Volkswagen en sus motores TDI de segunda generacin La Gestin Electrnica utilizada para cada uno de los sistemas de alimentacin de motores diesel de inyeccin directa que hemos visto anteriormente es muy diferente una de otra. Las bombas electrnicas tienen las siguientes ventajas con respecto a las bombas mecnicas: - No es necesario girar la bomba para encontrar el ajuste del ngulo de inyeccin. Por lo tanto la bomba tiene una posicin fija a la hora de montarla en el motor. - No hay ningn sistema de articulaciones entre el pedal del acelerador y la bomba de inyeccin.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IINo necesita dispositivo de arranque en fri. No necesita corrector de sobrealimentacin para turbo. No es necesario ajustar el ralent.

Dispositivo de regulacin de combustible La bomba electrnica regula la cantidad de combustible a inyectar en los cilindros por medio de un motor de calado o "servomotor", situado en la parte alta de la bomba. Este motor esta controlado electrnicamente por medio de la ECU que le hace girar, moviendo mediante su eje una pieza excntrica que convierte el movimiento giratorio del motor en un movimiento lineal para desplazar la "corredera de regulacin" La diferencia cardinal entre la regulacin y el control es la comparacin de los valores tericos con las respectivas magnitudes medidas. En la regulacin se lleva a cabo esta compensacin en el control, sin embargo no se hace. Al no realizar esta comparacin en el control esto puede afectar negativamente al proceso, sin embargo no todos los procesos dejan regularse ya que no siempre es posible detectar todos los parmetros necesarios para su regulacin. Regulacin de la temperatura ambiente.- Al encender por ejemplo unas velas en el cuarto se incrementara la temperatura ambiente. Gracias a la comparacin entre la temperatura ambiente deseada y la actual, el sistema de regulacin es capaz de detectar esa fuente de calor adicional la magnitud de ajuste (apertura de la vlvula) se reduce alcanzando de nuevo la temperatura ambiente preseleccionada. Control de la temperatura ambiente.- Al encender por ejemplo unas velas en el cuarto se incrementa la temperatura ambiente, el control no detecta esa fuente de calor adicional y no corrige la magnitud de ajuste (apertura de la vlvula) la temperatura ambiente queda por encima del valor deseado. La funcin de la regulacin diesel en el vehculo.-.Las funciones de regulacin y control de la EDC son muchsimas ms complejas que en el caso de la temperatura ambiente. Una funcin importante de la EDC es el control de la dosificacin de combustible y la regulacin del punto de inyeccin. Dependiendo del rgimen del motor y de la posicin del acelerador existen valores concretos para la cantidad y el punto de inyeccin necesarios para una combustin optima del carburante. La EDC debe detectar el rgimen del motor (evaluacin de magnitudes medidas) para actuar sobre el sistema de inyeccin (preestablecer magnitudes de ajuste). El punto y la cantidad de inyeccin pueden regularse o controlarse tambin mecnicamente. En el sistema de inyeccin, por ejemplo. Una bomba de inyeccin rotativa queda conectada a travs de tiradores de accionamiento, palancas, y adems hidrulicamente a otros aparatos. Supuesto el caso de que el conductor vare la posicin del acelerador, el cable solidario a este acta sobre el control de la cantidad de inyeccin. Para detectar el rgimen del motor con la mayor precisin posible y para actuar sobre la inyeccin se aplican numerosos dispositivos de adaptacin. ADA Limitacin de plena carga dependiendo de la presin atmosfrica. La cantidad de inyeccin vara en funcin de la presin atmosfrica. LDA Limitacin de plena carga dependiente de la presin de sobre alimentacin. En los motores diesel sobrealimentados se vara la cantidad de Inyeccin en funcin de la presin de sobrealimentacin. KSB Ayuda de arranque en fro Para facilitar el arranque en fro se modifica el punto de inyeccin.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IITLA Incremento del Ralent en funcin de la temperatura, para conseguir un calentamiento ms rpido y un ralent ms uniforme con el motor fro, se incrementa el ralent variando la cantidad y el punto de inyeccin. LFB Inicio de suministro dependiendo de la carga, para reducir el ruido y la emisin de contaminantes se adapta el punto de inyeccin al estado de carga del motor. 4.2 ELEMENTOS PRINCIPALES DE LA REGULACIN EDC. Incluso con sofisticados dispositivos de adaptacin, la regulacin diesel mecnica no logr satisfacer las exigencias actuales de emisiones y prestaciones, la solucin a ello se consigui empleando moderna electrnica que permite la medicin de magnitudes fsicas, la memorizacin y el procesamiento de datos, en el grfico se muestra la representacin esquemtica de la regulacin diesel electrnica. En las pginas siguientes conocer usted ms a fondo las diferentes partes de la EDC para Common Rail y EUP. SENSORES. Sensores para la medicin de magnitudes fsicas y valores tericos. Para determinar el rgimen del motor de manera especialmente exacta se miden muchas magnitudes entre ellas la temperatura, las revoluciones del motor y la presin de sobrealimentacin, para ello se emplean sensores que conviertan una magnitud fsica en otra elctrica por ejemplo en una serie de pulsos de tensin cuya frecuencia puede determinarse por un contador. La respectiva magnitud elctrica corresponde entonces a un parmetro fsico como pudieran ser las revoluciones. O sea que a cada valor de revoluciones corresponderan entonces unos pulsos de tensin de frecuencia definida, cuanto mayor sea la frecuencia de los impulsos captados por l sensor tanto mayor sern las revoluciones del motor. De igual manera se miden con sensores tambin los valores tericos fijados por el conductor. Unidad de Mando. Evaluacin de las magnitudes medidas y cmputo de la cantidad y el punto de inyeccin. Las magnitudes medidas son evaluadas por la unidad de mando ya que el rgimen del motor, y en consecuencia el punto y la cantidad de combustible que debe inyectarse son dependientes de diversas magnitudes fsicas, van memorizados unos campos caractersticos en la unidad de mando. De esta manera es posible que la unidad de mando pueda determinar para cada combinacin de magnitudes medidas (temperatura, presin, etc.) al respectivo valor optimo para la cantidad y el punto de inyeccin. Los campos, o en base a clculos tericos muy complicados.

Fig. 4.7 La computadora unidad de mando de un EDC

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IILa regulacin electrnica de diesel de Bosch controla de forma ptima la inyeccin de diesel para cada situacin de servicio. Valora en tiempo real los datos de los sensores acerca de la temperatura del refrigerante, del combustible y del aire de aspiracin, as como sobre las revoluciones actuales, la posicin del acelerador y sobre la masa de aire aspirada. Con estos valores, la EDC calcula el mejor proceso de inyeccin posible. A causa de las distintas exigencias, la EDC ofrece en vehculos industriales una amplia gama de funciones. Entre otras cosas sirve para la limitacin del nmero de revoluciones del motor para limitar directamente la velocidad mxima en los vehculos industriales. En muchos pases hay disposiciones legales que regulan dichos lmites de velocidad. La limitacin electrnica de la velocidad se puede ampliar, convirtindola en un limitador de revoluciones para cada marcha y proteger as el motor y la transmisin Adems, la EDC permite conectar manualmente un freno del motor para proteger el freno de las ruedas contra sobrecalentamiento. Si existe una conexin de datos hacia el mdulo de control del sistema antibloqueo, el freno del motor se puede integrar en el sistema de frenos, de tal manera que se activa automticamente. Otra opcin de la EDC permite realizar en vehculos industriales la llamada regulacin de las revoluciones intermedias como el torno del cable, grupos hidrulicos o escaleras. La regulacin de las revoluciones intermedias mantiene las revoluciones del motor de forma constante, aunque haya cargas diferentes. Procesamiento de seales en la unidad de control Los microprocesadores en la unidad de control elaboran las seales de entrada, casi siempre de forma digital. Necesitan para ello un programa que est almacenado en una memoria de valor fijo (ROM o Flash-EPROM). Adems existen una parte del programa que se adapta a las caractersticas del motor en particular (curvas caractersticas especificas del motor y campos caractersticos para el control del motor) almacenados en el Flash-EPROM. Los datos para el bloqueo electrnico de arranque, datos de adaptacin y de fabricacin, as como las posibles averas que se producen durante el servicio, se almacenan en una memoria no voltil de escritura/lectura (EEPROM). Debido al gran nmero de variantes de motor y de equipamientos de los vehculos, las unidades de control estn equipadas con una codificacin de variantes. Mediante esta codificacin se realiza, por parte del fabricante del vehculo o en un taller, una seleccin de los campos caractersticos almacenados en el Flash-EPROM, para poder satisfacer las funciones deseados de la variante del vehculo. Esta seleccin se almacena tambin en el EEPROM. Otras variantes de aparato estn concebidas de tal forma que pueden programarse en el FlashEPROM conjuntos completos de datos al final de la produccin del vehculo. De esta forma se reduce la cantidad de tipos de unidades de control necesarios para el fabricante del vehculo. Una memoria voltil de escritura/lectura (RAM) es necesaria para almacenar en memoria datos variables, como valores de clculo y valores de seal. La memoria RAM necesita para su funcionamiento un abastecimiento continuo de corriente. Al desconectar la unidad de control por el interruptor de encendido o al desenbornar la batera del vehculo, esta memoria pierde todos los datos almacenados. Los valores de adaptacin (valores aprendidos sobre estados del motor y de servicio) tienen que determinarse de nuevo en este caso, tras conectar otra vez la unidad de control. Para evitar este efecto, los valores de adaptacin necesarios se almacenan en el EEPROM, en lugar de en una memoria RAM.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIActuadores. Los actuadores son los elementos encargados de conseguir la cantidad y el punto de inyeccin calculados por la unidad de mando, en Common Ral los actuadores corresponden a la vlvula reguladora de presin y a los inyectores, con la vlvula reguladora de presin se fija la presin necesaria en el Ral y con los inyectores la cantidad de combustible correcta. Efectos de los actuadores sobre la inyeccin. La unidad de mando sobre los actuadores de acuerdo a los valores, clculos para la cantidad u el punto de inyeccin. Dependiendo del sistema de inyeccin, los actuadores pueden ser diferentes, por ejemplo, la unidad de mando de una bomba rotativa, o los inyectores en el Common Ral. Deteccin del Rgimen y de los valores tericos: Magnitudes de medicin y sensores. Para detectar el rgimen del motor y los valores tericos, se transforman los parmetros fsicos medidos por los sensores en magnitudes elctricas como por ejemplo, una tensin las magnitudes elctricas son regularmente valores fijos que corresponden a un valor de la magnitud fsica. Se emplean sin embargo tambin seales compuestas por impulsos como por ejemplo en la medicin de las revoluciones del rbol de levas. 1.- Sonda de Masa de Aire.- Va montada entre el filtro de aire y el turbocompresor para medir la masa de aire succionada por el motor. se utilizan sondas de hilo incandescente o pelcula caliente. 2.- Sensor de Revoluciones.- Transmite las seales detectadas en el cigeal a la unidad de mando para calcular el nmero de revoluciones del motor Generalmente se aplican sensores inductivos. 3.- Sensor de Posicin del Arbol de Levas.- El sensor de posicin del rbol de levas transmite a la unidad de mando la seal que detecta en el rbol de levas cada vez que el ilindro 1 se encuentra en la fase de compresin. Regularmente se aplica sensores hall. 4.- Sensor de Posicin Pedal de Acelerador.- Mide la posicin del acelerador y fija el valor terico para las revoluciones, dependiendo de su ejecucin se diferencia entre sensores potencimetros, inductivos o capacitivos. 5.- Sensor de la Presin de Sobrealimentacin.- Detectar la presin absoluta en el colector de admisin. Para la medicin de la presin se utilizan sensores piezoelctricos. 6.- Sensor de Temperatura del Refrigerante.- Con este sensor se detecta la temperatura del refrigerante, o sea la temperatura del motor. Para la medicin de temperatura se utiliza casi exclusivamente resistencias elctricas de valor variable con la temperatura. 7.- Sensor de temperatura del Aire.- Este sensor detecta la temperatura del aire succionando por el motor. Para la medicin de temperatura se utiliza casi exclusivamente resistencias elctricas de valor variable con la temperatura. Procesado de las magnitudes Medidas de clculo de las magnitudes de ajuste unidad de mando. La unidad de mando recibe y evala las seales elctricas de los sensores. En base a ellas calcula la cantidad y el punto de inyeccin de combustible para los diferentes regmenes del motor. Los campos caractersticos estn guardados en una memoria electrnica, los

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIclculos lo realiza un microprocesador. La unidad de mando tiene que procesar simultneamente diferentes procesos de regulacin y de control. 1. Regulacin de la cantidad de arranque 2. Rgimen de marcha 3. Regulacin de ralent 4. Regulacin de uniformidad de giro 5. Regulacin de la cantidad lmite 6. Amortiguacin activa contra sacudidas 7. Detencin 8. Funciones de emergencia 9. Supervisin.

Fig 4.8 Esquema de un EDC, HEUI Cantidad de Arranque.- Los motores diesel se dejan arrancar con dificultad a bajas temperaturas. El arranque se facilita gracias al sistema de precalentamiento e inyectando una cantidad mayor de combustible. Esta fija en funcin de la temperatura y se mantiene hasta alcanzar una revoluciones mnimas. El conductor no puede modificar la cantidad de arranque. Rgimen de Marcha.- En rgimen de marcha normal se controlan las revoluciones del motor variando la cantidad de inyeccin. El conductor pisa el acelerador diferentemente para circular a mayor o menor velocidad, la cantidad inyectada se calcula en base a la posicin del acelerador y la carga del motor actuados. Rgimen del Ralent.- El ralent tiene que regularse para mantenerlo aproximadamente igual con el motor fro o caliente, tambin al activar otros componentes, por ejemplo, un climatizador, debe mantenerse en un valor concreto. Para reducir al mnimo la emisin de contaminante es

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIdeseable trabajar con un ralent bajo. Sin embargo, para que el motor gire uniformemente se vara el ralent en funcin de la temperatura del motor. Regulacin de Uniformidad de Giro.Debido a las tolerancias existentes y a su envejecimiento, no todos los cilindros del motor trabajan igual. Esto puede ser causa de una marcha irregular del motor. Especialmente en ralent, por ello se determinar y fijar individualmente la cantidad inyectada en cada cilindro al trabajar en el margen de bajas revoluciones, para ello se determina la variacin de las revoluciones del motor. Regulacin de la Cantidad Lmite.- La limitacin de la cantidad inyectada se requiere para evitar una emisin demasiado elevada de contaminantes y holln, y para evitar una solicitacin mecnica o trmica demasiado elevada. En su clculo consideran entre otros, la masa de aire, las revoluciones y la temperatura del refrigerante. Amortiguacin Activa contra Sacudidas.- El rbol cardn junto con la masa del vehculo forma un sistema oscilador compuesto por un resorte y una masa. Al modificar el conductor la posicin del acelerador se modifica la cantidad inyectada y el sistema resorte-masa comienza a oscilar. Ya que esto puede causar sacudidas, la unidad de mando contrarresta este efecto variando la cantidad de inyeccin. Detencin.- El motor diesel solamente pude detenerse interrumpiendo la alimentacin de combustible, ya que trabaja segn el principio de autoignicin. Para detener el motor, la unidad de mando fija por lo tanto una cantidad de inyeccin nula. Funcionamiento de Emergencia.- Tambin al presentarse fallas, por ejemplo, en un sensor debe garantizarse un funcionamiento seguro del motor, si se traba de un fallo de menor gravedad la unidad de mando trabaja con un valor terico sustituto en lugar del suministrado por el sensor. Supervisin.- Todos los sensores son supervisados continuamente para determinar si emiten valores plausibles, en caso de fallas y dependiendo de su gravedad, se cambia al funcionamiento de emergencia, o se detiene el motor. INTERCAMBIO DE INFORMACIONES: Transmisin de datos por CAN BUS La regulacin o el control y la supervisin de la inyeccin no son las nicas funciones de la EDC. En un vehculo moderno con motor diesel deben realizarse adems otros trabajos de regulacin y control, como por ejemplo un sistema de precalentamiento, sistema de antibloqueo (ABS), regulacin de deslizamiento de la traccin (ASR), y regulacin dinmica de marcha (FDR). Para que los mazos de cables no resulten demasiados complejos se desarroll el sistema de Bus, que permite el intercambio digital de importacin, el bus CAN (control rea network). En pocas palabras el EDC: En la regulacin se emplean sensores para detectar unos paramentos que son evaluados por la unidad de mando. Esta activa los actuadores para conseguir igualar el valor real al terico. La tarea ms importante de la EDC es la inyeccin. Para ello se detecta el rgimen del motor con diversos sensores. En la unidad de mando se encuentran almacenados diversos campos caractersticos en memorias electrnicas. Estos campos caractersticos contienen unas cantidades y puntos de inyeccin especfico para cada rgimen. Los actuadores del Common Ral son la vlvula reguladora de presin y los inyectores. El intercambio de informacin puede realizarse en el EDC a travs del bus CAN.

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Funciones del Bus CAN. 1. Acoplamiento de Unidades de mando

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ II2. Direccionamiento dependiente del contenido 3. Acceso al Bus 4. Formato de datos 5. Supervisin integrada 6. Estandarizacin. Acoplamiento de unidades de mando.- Para llevar a cabo los procesos de regulacin en el vehculo arriba citado, se utilizan generalmente unas unidades de mando propias que intercambian informaciones y acceden a los valores medidos por los mismos sensores. Las unidades de mando y los sensores van conectados al Bus CAN n lugar de ir conectados por cable directamente entre si. Tambin un cable para cada aparato s necesario para la conexin al bus CAN. Direccionamiento dependiente del contenido.Las informaciones de cada aparato conectado son accesibles tambin a los dems aparatos, o sea que no son transmitidos a un aparato especfico, cada informacin lleva un cdigo identificador del parmetro en cuestin, por ejemplo, el valor actual de las revoluciones del motor. Solamente los aparatos que precisan esta informacin acceden a ella por el Bus. Acceso al Bus.- El Bus puede transmitir solamente una informacin cada vez, un aparato puede enviar por lo tanto una informacin por el Bus si este se encuentra libre. En caso de que varios aparatos enven datos al mismo tiempo se le da la preferencia al aparato con la informacin de mayor prioridad (importancia). Formato de datos.- Las informaciones (datos digitales) se envan por el Bus con un formato concreto, con el se fijan los campos de datos digitales que contienen la informacin en si y cuales son los utilizados para la identificacin, sincronizacin y deteccin de fallas. En el Bus CAN, una informacin se compone de 130 bits (formato standard), como mximo de 150 bits (formato ampliado). Supervisin Integrada.- La transmisin de datos en el Bus puede ser ocasionalmente deficiente. Adems pudiese ocurrir que algn aparato defectuoso emite informaciones incorrectas. Para detectar estas fallas se incluyen en el formato de los datos unas seales de seguridad. De esta manera es posible detectar posibles informaciones errneas para reaccionar as de la manera conveniente. Estandarizacin.- El Bus CAN ha sido estandarizado por la organizacin de normas internacionales ISO. Tambin en el mercado americano en el Bus CAN una pieza standard. 4.3 COMO TRABAJA EL SISTEMA COMMON RAIL. Common Ral es en cuanto a su funcin el sistema ms moderno de inyeccin para turismos. Se denomina sistema de inyeccin con acumulador, a diferencia de los sistemas de inyeccin accionados por rbol de levas por ejemplo, la BI rotativa VP44, o la BI lineal PE. Seguidamente se le explicar: Por que se le califica a Common Ral como un sistema de inyeccin con acumulador. Cuales son los tres subsistemas fundamentales de Common Ral. Cuales son las tareas de estos subsistemas y sus componentes Las diferencias que existen entre Common Ral y los dems sistemas de inyeccin.

Common Ral es un sistema de inyeccin con acumulador. Common Ral ejecuta, como todo sistema de inyeccin, las siguientes funciones: 1. Alimentacin del motor diesel con combustible.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ II2. Produccin de alta presin para la inyeccin, y la distribucin del combustible a cada cilindro. 3. Inyeccin de combustible en la cantidad correcta y en el momento adecuado. A diferencia de los dems sistemas de inyeccin, common ral es un sistema de inyeccin con acumulador. a.- Bomba distribuidora con mbolo radiales VP44.- Es un sistema de inyeccin de control EDC e inyeccin gobernada por vlvula magntica. Este proceso se denomina tambin temporizado, ya que el tiempo de inyeccin y el caudal dependen del tiempo de apertura de la vlvula magntica. b.- Bomba de inyeccin lineal.- La bomba de inyeccin lineal PE es un sistema con canto de mando, aplicado habitualmente en vehculos industriales. El tiempo y la cantidad de inyeccin dependen de la posicin del canto de mando respecto a la lumbrera de control. Common Ral en el motor Diesel. Common ral puede aplicarse muy fcilmente en un motor diesel actual, sin necesidad de tener que realizar un complicado cambio o nuevo diseo. En la foto puede ver algunos componentes de common rail en un motor diesel. Los Subsistemas de Common Ral. Aqu se muestra una representacin esquemtica del sistema de inyeccin common ral. Con ellas se puede explicar mejor su funcionamiento. En common ral pueden diferenciarse tres subsistemas fundamentales. 1. Circuito de baja presin. 2. Circuito de alta presin. 3. Unidad de mando con sensores.

Fig. 4.9 Foto del sistema de inyeccin Common Ral. Circuito de baja presin. El circuito de baja presin se compone de: Depsito. Bomba de suministro previo Filtro de combustible. Tuberas de conexin.

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Fig. 4.10 Esquema de un Common Ral. La misin del circuito de baja presin es transportar el combustible hacia el circuito de alta presin. Circuito de alta presin. El circuito de alta presin se compone de: Bomba de alta presin con vlvula reguladora de presin. Acumulador de alta presin (ral) con sensor de presin. Inyectores. Tuberas de alta presin.

La misin del circuito de alta presin constante en el acumulador de alta presin y la inyeccin del combustible en el cilindro. Unidad de mando con sensores.seales de los siguientes sensores. Sensor de revoluciones. Sensor de posicin del rbol de levas. Sensor de posicin de pedal de aceleracin. Sensor de presin de sobrealimentacin. Sensor de temperatura del aire. Sensor de temperatura del refrigerante. Sonda de la masa de aire. Sensor de presin en ral. La unidad de mando procesa para Common Ral las

La misin de los sensores es medir las magnitudes fsicas importantes, siendo la unidad de mando la que computa la cantidad, el punto, la duracin y el transcurso de la inyeccin, supervisando adems el sistema de inyeccin completo

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Common Rail System Const & Ind EnginesLP HPHigh Pressure Pump

Common RailFlow Limiter

Limiting Safety Valve 1350 Bar

LTDDEC IV ECM6.8 Bar

Fuel filter Housing1.7 Bar

2.0 Bar

Injectors.1 Bar

Fuel filters Pro 40

Fuel Tank

H. Pr Line L. Pr Line

. Fig. 4.11 El sistema Common Ral. a.- Bomba distribuidora con mbolo radiales VP44.- Pueden diferenciarse 4 grupos funciones, transporte de combustible, generacin y distribucin de alta presin, variacin de inyeccin y control de la bomba, las funciones estn integradas en la propia VP44. b.- Bomba de inyeccin en lnea PE.- La bomba de inyeccin en lnea PE, integra los grupos funcionales de produccin y distribucin de la alta presin, la regulacin y dado el caso, la variacin de punto de inyeccin. El transporte de combustible lo asume una bomba de suministro externas. Circuito de baja presin: transporte de combustible del depsito. En el circuito de baja presin se transporta el combustible desde el depsito hacia el motor. Una bomba de suministro previo dotada de un filtro succiona el combustible del depsito y lo transporta hacia el circuito de lata presin. Un filtro depura el combustible para evitar el desgaste prematuro de los componentes de precisin. a.- Bomba distribuidora con embolo radiales VP44.- Succiona una bomba de aletas el combustible del depsito a travs del filtro. Una vlvula reguladora de presin limita la presin en interior de la bomba. b.- Bomba de inyeccin en lnea PE.- Una bomba de alimentacin externa manda el combustible del depsito a travs de un filtro hacia la bomba de alta presin. Circuito de alta presin (1) : generacin y acumulacin de alta presin. El combustible pasa por el filtro de combustible a la bomba de alta presin. Esta comprime el combustible a 1350 bar y lo enva al acumulador de alta presin (ral. El combustible precisado para la inyeccin se va tomando del acumulador de alta presin, en el cual se mantiene a una presin constante debido al efecto de acumulacin conseguido por la elasticidad del sistema, adicionalmente se ocupa una vlvula reguladora de mantener la presin en el Ral dentro del margen preestablecido.

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IICircuito de alta presin (2) : regulacin de la presin en el ral. La vlvula reguladora de presin es activada por la unidad de mando. Al abrirse el combustible regresa al deposito por las tuberas de retorno, y la presin en el ral desciende. Para que la unidad de mando pueda activar la vlvula reguladora de presin correctamente, se mide primero la presin en el ral con un sensor de presin. Circuito de alta presin (3) : inyeccin de combustible. El proceso de inyeccin se realiza con el combustible que llega a alta presin del ral a los inyectores. El combustible es inyectado directamente en cada cilindro con el inyector correspondiente. Este incorpora una vlvula magntica que puede activarse por la unidad de mando. Durante el tiempo en que la vlvula permanece abierta viene inyectando sin interrupcin el combustible en la cmara de combustin del cilindro. Unidad de mando y sensores: control del proceso de inyeccin. La unidad de mando emite las rdenes necesarias para: Mantener constante la presin en el acumulador de alta presin (ral). Para iniciar y finalizar el proceso de inyeccin.

La unidad de mando determina en base los valores medidos por los sensores por ejemplo, revoluciones, posicin del acelerador, temperatura del aire. La cantidad de combustible necesario y el punto de inyeccin ptimo para tal menester se encuentran memorizados en la unidad de mando unos campos caractersticos que contienen los datos de inyeccin adecuados a los respectivos valores de medicin. Ello permite tambin realizar una pre y post inyeccin. La unidad de mando se encarga adems de la supervisin del sistema. Common Ral : El sistema de inyeccin con acumulador. Debido a la alta presin permite que en el acumulador de alta presin (ral) sea posible realizar una inyeccin de dosificacin muy precisa y de manera muy flexible. As es posible, por ejemplo, mejorar notablemente la combustin. 4.4 LOS SISTEMAS CON INYECTOR UNITARIO INYECTOR BOMBA INYECCIN CON BOMBA UNITARIA ELECTNICA ACTUADO HIDRULICAMENTE

Fig. 4.12 Inyector unitario electrnico actuado hidrulicamente (HEUI)

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IILos HEUI son de anterior generacin que los sistemas de riel comn, se caracterizan porque alcanzan la alta presin gracias al aceite de alta presin que mantiene una bomba especial, ste reemplaza la actuacin mecnica de la leva, por lo tanto se puede controlar electnicamente el momento, inicio y fin de la inyeccin, controlando una vlvula solenoide como la mostrada en la fig. 4.12. INYECCIN CON BOMBA UNITARIA ELECTRNICA (EUP)

(a) Fig. 4.13 a) esquema de un EUP

(b) b) Esquema de funcionamiento del EUP

Podemos observar que ahora tenemos una bomba unitaria electrnica EUP la cual se encarga de elevar la presin, enviar esta alta presin durante un tiempo controlado, en el momento adecuado a un spray (que reemplaza al inyector), es decir es un rociador simplemente porque no controla la presin de inyeccin como lo hace un inyector. En este caso es muy importante el espacio sobre la culata. 4.5 EDC Y LA INYECCIN MLTIPLE

El Grupo Fiat lanz al mercado a finales de 1997 el Alfa Romeo JTD, con un motor turbodisel de inyeccin directa cuyo sistema de inyeccin estaba basado en la tcnica de conducto comn (conocido en ingls como common rail). Muy poco antes estaba a la venta el Mercedes C220 CDI, con el mismo tipo de inyeccin. Fiat llam Unijet a este sistema y lo plasm en motores de cuatro o cinco cilindros, con 1,9 y 2,4 litros de cilindrada respectivamente. Posteriormente, BMW, Audi, Peugeot o Renault han usado el conducto comn fabricado por Bosch; otras marcas ha recurrido a desarrollos propios (Toyota) o bien a un proveedor distinto de Bosch, como Lucas (Renault). Fue Fiat quien cre el sistema de conducto comn para coches con motor Diesel. Bosch se interes por l en las fases iniciales del desarrollo, y pact con

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TECNOLOGA AUTOMOTRIZ IIFiat que se encargara del desarrollo industrial y fabricacin de este sistema. El Unijet sustituye a la bomba que suministra gasleo individualmente a cada inyector, por otra que mantiene el gasleo a presin en un conducto comn a todos los inyectores. Es decir, con el sistema de conducto comn, no es la bomba lo que alimenta directamente a los inyectores, sino que stos toman el gasleo a presin de un depsito, cuando una seal elctrica abre a cada uno de ellos en el momento adecuado. Una de sus principales ventajas, y en definitiva el objetivo que persiguen todos sistemas de inyeccin, es controlar mejor la cantidad de combustible que se inyecta y el momento en que se produce la inyeccin. Hacerlo permite realizar una pequea inyeccin de gasleo momentos antes de la principal, lo que mejora las condiciones de la combustin. Tanto el consumo como la sonoridad y suavidad de marcha resultan beneficiados por ello. Otra ventaja notable del conducto comn es que permite hacer una inyeccin casi a presin constante. Con cualquier sistema en el que una excntrica proporciona la presin necesaria (sea una bomba convencional, sea una bomba-inyector), siempre hay un pico de presin alto que dura slo un momento. Aunque la diferencia de presin mxima entre un sistema de bomba-inyector y uno de conducto comn sea grande (ms de 2.000 bar contr

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