Bombas de inyeccion diesel

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Bombas de inyeccion diesel

  1. 1. INDICE UN POCO DE HISTORIA………………………………………………………………..2 BOMBA DE INYECCION DIESEL……………………………………………………....3 FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE INYECCION DIESEL……………………..4 CALIDAD, CONFIANZA Y DURABILIDAD…………………………………………......7 MARCOS DE LA BOMBA DE INYECCION…………………………………………....8 SISTEMA DE INYECCION DIESEL CONVENSIONAL…………………………….....9 BOMBA EN LINEA MODELO P………………………………………………………….9 FUNCIONAMIENTO DELA BOMBA LINEAL TIPO P………………………………..10 BOMBA DE INYECION ROTATIVA…………………………………………………….11 BOMBA ROTATIVA TIPO VE……………………………………………………………14 BOMBAS DE INYECCION PF Y PFR…………………………………………………..16 UNIDAD BOMBA-INYECTOR UIS………………………………………………………..17 ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE (PARTE DE ALTA PRESIÓN)………………18 UNIDAD BOMBA-TUBERÍA-INYECTOR UPS…………………………………………..21 SISTEMA COMMON RAIL DIÉSEL……………………………………………………….24 BOMBA DE INYECCIÓN EN LÍNEA………………………………………………………27 BOMBAS DE ALIMENTACIÓN…………………………………………………………….29 CAÑERÍAS DE ALTA PRESIÓN DIESEL………………………………………………..43 VARIADOR DE AVANCE…………………………………………………………………...44 INYECTORES…………………………………………………………………………………48 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN…………………………………...49 BOMBA DE INYECCIÓN EN LÍNEA CON VÁLVULA DE CORREDERA…………….52 REPARACIÓN BOMBA DE INYECCION DIESEL……………………………...............59 1
  2. 2. BOMBAS DE INYECCION DIESEL UN POCO DE HISTORIA HISTORIA El nacimiento de la bomba de inyección está ligado a un gran obstáculo que se presento en los inicios del motor Diésel: La alimentación de combustible. Antes, se aplicaba el método de asistencia neumática que consistía en soplar el combustible mediante aire comprimido pero este método tenía como inconveniente que no permitía incrementar adecuadamente el régimen de revoluciones además de exigir una instalación compleja. A finales de 1922, el técnico alemán Robert Bosch decidió desarrollar su propio sistema de inyección para motores Diésel Las condiciones técnicas eran favorables: se disponía ya de experiencia en motores de combustión, las tecnologías de producción habían alcanzado un alto nivel de desarrollo y ante todo podían aplicarse conocimientos adquiridos en la fabricación de bombas de aceite. Robert Bosch y su equipo se dedicaron infatigablemente al diseño y fabricación de un nuevo sistema de inyección. A comienzos de 1923 se habían proyectado una docena de bombas de inyección distintas y a mediados de año se realizaron los primeros ensayos en el motor El sector técnico empezó a depositar cada vez más confianza a la aparición de la bomba de 2
  3. 3. inyección mecánica, de la que se esperaba un nuevo impulso para la construcción de motores diésel. A mediados de 1925 se dieron los últimos retoques al proyecto definitivo de la bomba de inyección y en 1927 se empezaron a comercializar las primeras bombas producidas en serie La bomba de inyección desarrollada por Robert Bosch proporciono la velocidad deseada a los motores Diésel, cosa que propulso el uso del motor Diésel en varios campos de aplicaciones, especialmente en el sector del automóvil. BOMBA DE INYECCIÓN DIÉSEL Pertenece al sistema de alimentación y tiene por misión “inyectar” la cantidad exacta de combustible a cada cilindro en el momento de la combustión interna de manera dosificada. Puesto el sistema alcanza altas presiones de inyección, los materiales de las bombas son muy exactos para un mayor rendimiento y durabilidad. 3
  4. 4.  La bomba de inyección Bosch o en línea como se conoce también, es un aparato mecánico de elevada precisión que tiene la función principal en el sistema de inyección Diésel, esto es:  Elevar la presión del combustible a los valores de trabajo del inyector en el momento y con el ritmo y tiempo de duración adecuados.  Dosificar con exactitud la cantidad de combustible que será inyectado al cilindro de acuerdo la voluntad del conductor.  Regular las velocidades máximas y mínimas del motor. En los motores Diésel existen dos tipos de bombas de inyección de combustible, éstas son las lineales y las rotativas; las lineales se utilizan frecuentemente en motores de alta relación de compresión y las rotativas en motores con relaciones medianas de compresión. Ambas bombas ofrecen caudal pero deben ser robustas para soportar la presión del sistema de inyección. FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE INYECCIÓN DIESEL El funcionamiento de la bomba de inyección ideada por Bosch consiste en una bomba capaz de dosificar y elevar la presión a los valores necesarios para la inyección y en el momento preciso del combustible, gira arrastrada por el motor a través de un acoplamiento, esta bomba es la bomba de inyección. Unos conductos de alta presión llevan el combustible hasta los inyectores, que son los encargados de producir el aerosol dentro del cilindro. Una pequeña bomba adosada a la bomba de inyección y accionada por esta, trasiega el combustible desde el depósito y la alimenta haciéndolo pasar por un juego de filtros. La capacidad de bombeo de esta bomba de trasiego es muy superior a las necesidades del motor, lo que sirve para incluir un regulador de presión que adecua y estabiliza la presión de alimentación a la bomba de inyección, desviando por el retorno el combustible en exceso. Este combustible en exceso sirve además para refrigerar la bomba de inyección. 4
  5. 5. Un mecanismo especial encargado de regular el avance a la inyección se interpone entre el acoplamiento al motor y la bomba de inyección. Al final de la bomba y acoplado a ella, se encuentra el regulador de velocidad, este regulador incluye una palanca de accionamiento que se acopla al mecanismo del pedal del acelerador, desde donde el conductor puede aumentar y disminuir la potencia o velocidad de giro del motor. CICLOS DE INYECCIÓN La condición previa para contar con una combustión eficiente reside en una buena formación de la mezcla. A esos efectos, el combustible tiene que ser inyectado en la cantidad correcta, al momento preciso y con una alta presión. Si surgen mínimas diferencias, estas se traducen en un aumento de las emisiones contaminantes, sonoridad de la combustión o en un elevado consumo de combustible.  Compresión, proceso 1-2: es un proceso de compresión adiabática reversible.  Combustión, proceso 2-3: en esta idealización, el aporte de calor se simplifica por un proceso isobaro (a presión constante). Sin embargo, la combustión Diésel es mucho más compleja: en el entorno del punto muerto superior (PMS) (en general un poco antes de alcanzarlo debido a problemas relacionados con la inercia térmica de los fluidos, es decir el retraso que hay entre la inyección y la inflamación espontánea), se inicia la inyección del combustible (en motores de automóviles, gasóleo, aunque basta con que el combustible sea lo suficientemente auto inflamable y poco volátil). El inyector pulveriza y per liza "atomiza" el combustible, que, en contacto con la atmósfera interior del cilindro, comienza a evaporarse. Como quiera que el combustible de un motor Diésel tiene que ser muy auto inflamable (gran poder detonante, índice de Cetano alto), ocurre que, mucho antes de que haya terminado la inyección de todo el combustible, las primeras gotas de combustible inyectado se auto inflaman y dan comienzo a una primera combustión caracterizada por ser muy turbulenta e imperfecta, al no haber tenido 5
  6. 6. la mezcla de aire y combustible tiempo suficiente como para homogeneizarse. Esta etapa es muy rápida, y en el presente ciclo se obvia, pero no así en el llamado ciclo Diésel rápido, en el que se simboliza como una compresión isocora al final de la compresión. Posteriormente, se da, sobre la masa fresca que no ha sido quemada, una segunda combustión, llamada combustión por difusión, mucho más pausada y perfecta, que es la que aquí se simplifica por un proceso isobaro. En esta combustión por difusión se suele quemar en torno al 80% de la masa fresca, de ahí que la etapa anterior se suela obviar. Sin embargo, también es cierto que la inmensa mayoría del trabajo de presión y de las pérdidas e irreversibilidades del ciclo se dan en la combustión inicial, por lo que omitirla sin más sólo conducirá a un modelo imperfecto del ciclo Diésel. Consecuencia de la combustión es el elevamiento súbito del estado termodinámico del fluido, en realidad debido a la energía química liberada en la combustión, y que en este modelo ha de interpretarse como un calor que el fluido termodinámico recibe, y a consecuencia del cual se expande en un proceso isobaro reversible.  Explosión/Expansión, proceso 3-4: se simplifica por una expansión isotrópica (adiabática) del fluido termodinámico, hasta el volumen específico que se tenía al inicio de la compresión. En la realidad, la expansión se produce a consecuencia del elevado estado termodinámico de los gases tras la combustión, que empujan al pistón desde el PMS hacia el PMI, produciendo un trabajo. Nótese como, como en todo ciclo de motor de cuatro tiempos o dos tiempos, sólo en esta carrera, en la de expansión, se produce un trabajo.  Última etapa, proceso 4-1: esta etapa es un proceso isocórico (escape) es decir a volumen constante. Desde la presión final de expansión hasta la presión inicial de compresión. En rigor, carece de cualquier significado físico, y simplemente se emplea ad hoc, para poder cerrar el ciclo ideal. Sin embargo, hay autores que no satisfechos con todas las idealizaciones realizadas, insisten en dar un significado físico a esta etapa, y la asocian a la renovación de la carga. , pues, razonan, es esto lo que se produce en las dos carreras que preceden a la compresión y siguen a la expansión: el escape de masa quemada y la admisión de masa fresca. No obstante, el escape es un proceso que requiere mucho más trabajo que el que implica este proceso (ninguno), y además ninguno de los dos procesos se da, ni por asomo, a volumen específico constante. PREINYECCIÓN: Para conseguir el desarrollo más suave posible de la combustión, antes de iniciarse la inyección principal se procede a inyectar una pequeña cantidad de combustible, con baja presión. A esta dosificación del combustible se le da el nombre de preinyección. Con la combustión de esta pequeña cantidad de combustible aumenta la presión y la temperatura en la cámara de combustión. INYECCIÓN PRINCIPAL:Durante la inyección principal es decisivo contar con una buena formación de la mezcla, para lograr la combustión más completa posible del combustible. Con una alta presión de la inyección se consigue una muy refinada pulverización del combustible, de modo que el combustible y el aire se puedan mezclar adecuadamente. Una combustión completa conduce a una reducción de las emisiones contaminantes y a unos altos niveles 6
  7. 7. FIN DE LA INYECCIÓN: Al final de la inyección es importante, que la presión de la inyección caiga rápidamente y la aguja del inyector cierre de forma instantánea de ese modo se evita que pase combustible hacia la cámara de combustión, teniendo una baja presión de inyección y gotas de gran diámetro, porque ya así solo se quemaría de forma incompleta y provocaría una mayor emisión de contaminantes. CICLO DE LLENADO CICLO DE PREINYECCIÓN FIN PREINYECCIÓN CICLO CALIDAD CONFIANZA Y DURABILIDAD Los motores Diésel son actualmente algo irrenunciable motores Diésel son actualmente algo irrenunciable en el mundo moderno y tan técnico. Se utilizan en vehículos pesados, camiones, autobuses, Se utilizan en vehículos pesados, camiones, autobuses, autos de pasajeros, máquinas agrícolas, barcos y un sin de pasajeros, máquinas agrícolas, barcos un sinfín de aplicaciones. Los motores Diésel prestan siempre un servicio Los motores Diésel prestan siempre un servicio fiable, económico y poco contaminable, económico poco contaminante. El rendimiento fiable y económico de los motores Diésel requiere sistemas de inyección que trabajen con elevada precisión. Con estos sistemas, se inyecta en los cilindros del motor a la presión necesaria y en el momento adecuado el caudal de combustible requerido para que alcance una determinada potencia. El desarrollo y construcción del sistema de inyección de BOSCH permitió el funcionamiento rápido y seguro del motor Diésel. 7
  8. 8. MARCOS DE LA BOMBA DE INYECCIÓN DIÉSEL SISTEMA DE INYECCIÓN DIÉSEL CONVENCIONAL 8
  9. 9. BOMBA EN LÍNEA MODELO P El elemento más importante de la línea de alimentación de un motor diésel es la bomba de inyección, dispositivo que se encarga de bombear a presión y repartir la cantidad necesaria de combustible a cada cilindro. Desde la bomba misma hasta los extremos de los inyectores, la línea de admisión se convierte en un sistema de alta presión que –según el tipo de inyección- varía entre 350 y 2.000 bar (4.000 y 29.000 psi). No obstante, la bomba misma tiene una parte de baja presión y una válvula de rebose para el retorno al tanque del diésel excedente. Generando mayor potencia, rendimiento, Menor consumo de combustible y de Emisión de gases contaminantes. Se les puede hallar desde 2 a 12 cilindros como la bomba tipo "P" Se aplica enAutomotores de carga liviana, pesada, marinos, locomotoras, entre otros. La bomba P es semejante al modelo A, pero con carcasa y componentes internos reforzados, con lo cual es posible generar presiones deinyección de hasta 1300 bar. Para mejorar las características de funcionamiento, se desarrollaron sistemas de regulación electrónica (EDC) que influyen directamente en la cantidad de combustible inyectado. Las bombas de este tipo son las más comunes en nuestro mercado. Se utilizan en camiones, autobuses, maquinaria pesada, 9
  10. 10. embarcaciones, etc.La bomba de inyección en línea es la aplicación típica para motores diésel de camiones, máquina de obras, motores estacionarios para generadores, etc., es decir desde 6.0 hasta 14.0 litros y que no superan 3.500 rpm. Estos motores de uso industrial han sido siempre, desde que 1927 por primera vez lo instaló MAN en su camión diésel, motores de inyección directa. La bomba en línea se caracteriza por tener un elemento de bombeo por cada cilindro del motor y por tener acoplado un regulador de revoluciones, que varía en función de la aplicación a la que se destina el motor. En el campo de los motores de turismo solo ha sido aplicada por Mercedes, que empezó haciéndolo en 1936 hasta los años 90. Mercedes fue el primer fabricante de automóviles que incorporó la motorización diésel a sus coches. Bosch es el claro dominador del mercado de las bombas de inyección en línea. En el mercado europeo, alrededor del 90% de las bombas que se han montado en camiones, motores estacionarios, maquinaria de obras, etc., que se hayan construido en Europa, han montado sistemas de inyección Bosch .Por otro lado el mercado asiático de estos productos, está igualmente dominado por la marca Zexel, marca englobada dentro del concepto comercial de Bosch. La marca Zexel es el otro gran suministrador de sistemas de inyección diésel en el campo de las bombas en línea y está muy implantada en fabricantes asiáticos. Aunque Zexel siempre ha estado ligado tecnológicamente a Bosch (hoy bajo su propiedad), sus bombas en línea son componentes, en su mayoría, completamente diferentes a los componentes de Bosch, pero con completa cobertura asistencial en el mercado a través de la red Bosch. Durante los años 50 y 60 del pasado siglo se construyeron modelos de automóviles con motores de inyección de gasolina. Por aquel entonces la electrónica, si existía, no se había asomado ni siquiera al campo del automóvil, por lo que los sistemas de inyección de gasolina estaban basados en las bombas de inyección diésel en línea convencionales y como no Bosch fue el principal proveedor de bombas de este tipo, y junto con kugelfischer completaban el panorama de la época. Su procedimiento de reparación y prueba era muy similar a las bombas de inyección diésel. En Electro inyección Coslada, por el momento, no reparamos ni damos servicio a estas bombas de inyección Bosch. Actualmente es la única excepción para nosotros en la reparación de bombas de inyección Bosch. FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA LINEAL TIPO P 10
  11. 11. Al girar el árbol de levas mueve los impulsadores y los émbolos ubicados en los cilindros de la bomba; mientras se oprime el acelerador se mueve la cremallera y esta a su vez hace girar el helicoidal (ver más adelante) el cual suministra más cantidad de combustible a los cilindros de la bomba y por medio de los émbolos el combustible es enviado hacia cada inyector en la cámara de combustión del motor. Cada elemento (impulsador y émbolo) es accionado por el eje de levas de la bomba con su correspondiente leva; en algunas ocasiones cuando la bomba de suministro o elevadora va acoplada a la carcasa de la bomba de inyección se utiliza una leva extra acoplada directamente en el eje de levas. El funcionamiento es similar al conjunto de camisa, pistón de un motor corriente. El árbol de levas va conectado a un acople que permite sincronizar la bomba con respecto al funcionamiento del motor. Se denomina principalmente bomba de inyección lineal debido a que los impulsadores se encuentran en línea y se caracteriza porque el número de impulsores debe ser igual al número de cilindros, las levas están desfasadas según la distribución de la inyección de combustible para cada cilindro. La presión en este tipo de bomba está dada por la válvula anti-retorno y por la fuerza del muelle ubicado en el inyector. La inyección se debe dar a cabo al superar la presión ya mencionada y pulverizar el combustible mezclándolo correctamente con el aire y así obtener una mejor combustión BOMBA DE INYECCION ROTATIVA BOMBAS DISTRIBUIDORAS (ROTATIVAS) Las bombas distribuidoras, también conocidas como rotativas, requieren tolerancias y especificaciones muy estrictas para que se obtenga las características de inyección deseadas. El diseño, el concepto y la apariencia son totalmente diferentes a las conocidas bombas en línea y el intervalo de aplicaciones depende del número de revoluciones 11
  12. 12. nominal, potencia y diseño del motor diésel. Estas bombas se emplean en vehículos de turismo, industriales, comerciales livianos y medianos, industriales, tractores y motores estacionarios. Las bombas de inyección rotativas utilizan un solo pistón para los diversos cilindros del motor. A través de un orificio se hace el control de la inyección a cada cilindro. Con el movimiento rotativo del pistón, el orificio coincide con la línea de alta presión conectada a un inyector específico, este movimiento es el que coordina la secuencia de inyección. Normalmente las bombas rotativas son más compactas y livianas que las bombas en línea y soportan mayores revoluciones y pueden funcionar en cualquier posición. A lo largo de la vida útil permite muchas reparaciones. Sin embargo, esta durabilidad, el mayor rendimiento del motor, ahorro de combustible y la menor emisión de gases contaminantes, depende en gran medida de la utilización de piezas originales Bosch y la correcta reparación hecha solo en los servicios diese Bosch (Diésel Servicie y Diésel Center) Este tipo de bombas se viene usando desde hace bastante tiempo en los motores diésel, su constitución básica no ha cambiado, las únicas variaciones han venido dadas por la aplicación de la gestión electrónica en los motores diésel.En la figura inferior se pueden ver las "partes comunes" de una bomba de inyección rotativa del tipo VE usada tanto con gestión electrónica (bomba electrónica) como sin gestión electrónica (bomba mecánica).El pistón distribuidor (6) es solidario a un plato de levas (4) que dispone de tantas levas como cilindros alimentar tiene el motor. El plato de levas es movido en rotación por el eje de arrastre (10) y se mantiene en apoyo sobre el plato porta-rodillos (3) mediante unos muelles de retroceso (5). La mayor o menor presión de inyección viene determinada por la forma de la leva del disco de levas. Además de influir sobre la presión de inyección también lo hace sobre la duración de la misma. 12
  13. 13.       Inyector Filtro de combustible Depósito de combustible Válvula reductora de presión Conexión de retorno Bomba de alimentación Las bombas de inyección rotativas aparte de inyectar combustible en los cilindros también tienen la función de aspirar gas-oíl del depósito de combustible. Para ello disponen en su interior, una bomba de alimentación (6) que aspira combustible del depósito (3) a través de un filtro (2). Cuando el régimen del motor (RPM) aumenta: la presión en el interior de la bomba asciende hasta un punto en el que actúa la válvula reductora de presión (4), que abre y conduce una parte del combustible a la entrada de la bomba de alimentación (6). Con ello se consigue mantener una presión constante en el interior de la bomba. En la figura inferior se ve el circuito de combustible exterior a la bomba de inyección así como el circuito interno de alimentación de la bomba. En la parte más alta de la bomba de inyección hay una conexión de retorno (5) con una estrangulación acoplada al conducto de retorno para combustible. Su función es la de, en caso necesario, evacuar el aire del combustible y mandarlo de regreso al depósito, Como generan presión las bombas de inyección rotativas. La alta presión se genera por medio de un dispositivo de bombeo que además dosifica y distribuye el combustible a los cilindros.  Cilindro  Pistón  Cámara de expulsión  Entrada de combustible  Salida de gas-oíl a alta presión hacia él inyector.  Corredera de regulación En la figura se ve el dispositivo de bombeo de alta presión. El pistón retrocede hacia el Cilindro o cabezal hidráulico (1): Por su interior se desplaza el pistón. Tiene una serie de orificios uno es de entrada de combustible (4) y los otros (5) para la salida a presión del combustible hacia los inyectores. Habrá tantos orificios de salida como cilindros tenga el motor. Un pistón móvil (2): Tiene dos movimientos uno rotativo y otro axial alternativo. El movimiento rotativo se lo proporciona el árbol de la bomba que es arrastrado a su vez por la correa de distribución del motor. Este movimiento sirve al pistón para la distribución del combustible a los cilindros a través de los inyectores. El movimiento axial alternativo es debido a una serie de levas que se aplican sobre el pistón. Tantas levas como cilindros tenga el motor. Una vez que pasa la leva el pistón retrocede debido a la fuerza de los muelles. El pistón tiene unas canalizaciones interiores que le sirven para distribuir el combustible y junto con la corredera de regulación también para dosificarlo. La corredera de regulación (6):Sirve para dosificar la cantidad de combustible a inyectar en los cilindros. Su movimiento es controlado principalmente por el pedal del acelerador. Dependiendo de la posición que ocupa la corredera de regulación, se libera antes o después la canalización interna del pistón. Funcionamiento del dispositivo: Cuando el pistón se desplaza hacia el PMI, se llena la cámara de expulsión de gas-oíl, procedente del interior de la bomba de inyección. Cuando el pistón inicia el movimiento axial hacia el PMS, lo primero que hace es cerrar la lumbrera de alimentación, y empieza a comprimir el combustible que está en la cámara de expulsión, aumentando la presión hasta que el pistón en su movimiento rotativo encuentre una lumbrera de salida. Dirigiendo el combustible a alta presión hacia uno de los inyectores, antes tendrá que haber vencido la 13
  14. 14. fuerza del muelle que empuja la válvula de respiración. El pistón sigue mandando combustible al inyector, por lo que aumenta notablemente la presión en el inyector, hasta que esta presión sea tan fuerte que venza la resistencia del muelle del inyector. Se produce la inyección en el cilindro y esta durara hasta que el pistón en su carrera hacia el PMS no vea liberado el orificio de fin de inyección por parte de la corredera de regulación. Cuando llega el fin de inyección hay una caída brusca de presión en la cámara de expulsión, lo que provoca el cierre de la válvula de respiración empujada por un muelle. El cierre de esta válvula realiza una re aspiración de un determinado volumen dentro de la canalización que alimenta al inyector, lo que da lugar a una expansión rápida del combustible provocando en consecuencia el cierre brusco del inyector para que no gotee. BOMBA ROTATIVA DE INYECCIÓN, TIPO VE Variación del avance a la inyección.-Este dispositivo de la bomba rotativa de inyección permite adelantar el comienzo de la alimentación en relación con la posición del cigüeñal del motor y de acuerdo con el régimen, para compensar los retardos de inyección e inflamación. Función Durante la fase de alimentación de la bomba de inyección, la apertura del inyector se produce mediante una onda de presión que se propaga a la velocidad del sonido por la tubería de inyección. El tiempo invertido en ello es independiente del régimen, sin embargo, el ángulo descrito por el cigüeñal entre el comienzo de la alimentación y de la inyección aumenta con el régimen. Esto obliga, por tanto, a introducir una corrección adelantando el comienzo de la alimentación. El tiempo de la propagación de la onda de presión la determinan las dimensiones de la tubería de inyección y la velocidad del sonido que es de aprox. 1500 m/seg. En el gasóleo. El tiempo necesario para ello se denomina retardo de inyección y el comienzo de la inyección esta, por consiguiente, retrasado con respecto al comienzo de alimentación. Debido a este fenómeno, a regímenes altos el inyector abre, en términos referidos a la posición del pistón, más tarde que a regímenes bajos. Después de la inyección, el gasóleo necesita cierto tiempo para pasar al estado gaseoso y formar con el aire la mezcla inflamable. Este tiempo de preparación de la mezcla es independiente del régimen motor. El intervalo necesario para ello entre el comienzo de la inyección y de la combustión se denomina, en los motores diésel, retraso de inflamación que depende del "índice de cetano", la relación de compresión, la temperatura del aire y la pulverización del combustible. Por lo general, la duración del retraso de inflamación es del orden de 1 milisegundo. Siendo el comienzo de la inyección constante y el régimen del motor ascendente, el ángulo del cigüeñal entre el comienzo de la inyección y el de la combustión, va aumentando hasta que esta última no puede comenzar en el momento adecuado, en términos relativos a la posición del pistón del motor. Como la combustión favorable y la óptima potencia de un motor diésel solo se consiguen con una posición determinada del cigüeñal o del pistón, a medida que aumenta el régimen debe de adelantarse el comienzo de alimentación de la bomba de inyección para compensar el desplazamiento temporal condicionado por el retraso de la inyección e inflamación. Para ello se utiliza el variador de avance en función del régimen. Construcción El variador de avance por control hidráulico va montado en la parte inferior del cuerpo de la bomba rotativa de inyección, perpendicular a su eje longitudinal. El émbolo del variador de avance es guiado por el cuerpo de la bomba, Que va cerrado por tapas a ambos lados. En el embolo hay un orificio que posibilita la entrada de combustible, mientras que en lado 14
  15. 15. contrario va dispuesto un muelle de compresión. El embolo va unido al anillo de rodillos mediante un una pieza deslizante y un perno. Disposición del variador de avance en la bomba rotativa: 1.- Anillo de rodillos 2.- Rodillos del anillo 3.-Piezadeslizante 4.- Perno 5.- Embolo del variador de avance 6.- Disco de levas 7.- Embolo distribuidor Funcionamiento La posición inicial del embolo del variador de avance en la bomba de inyección rotativa la mantiene el muelle tarado del variador. Durante el funcionamiento, la presión de combustible en el interior de la bomba la regula, en proporción al régimen, la válvula reguladora de presión junto con el estrangulador de rebose. Por consiguiente la presión de combustible creada en el interior de la bomba se aplica por el lado del émbolo opuesto al muelle del variador de avance. La presión del combustible en el interior de la bomba solo vence la resistencia inicial del muelle y desplaza el émbolo del variador a partir de un determinado régimen (300 rpm). El movimiento axial del embolo se transmite al anillo de rodillos montado sobre cojinete por medio de la pieza deslizante y el perno. Esto hace que la disposición del disco de levas con respecto al anillo de rodillos varié de forma que los rodillos del anillo levanten, con cierta antelación, el disco de levas en giro. El disco de levas y el embolo distribuidor están, por tanto, desfasados en un determinado ángulo de 15
  16. 16. rotación con respecto al anillo de rodillos. El valor angular puede ser de hasta 12º de ángulo de levas (24º de ángulo de cigüeñal). BOMBASDE INYECCION PF Y PFR BOMBAS DE INYECCION PF Y PFR BOMBAS DE INYECCIÓN INDIVIDUALES Bombas de inyección individuales PF Y PFR. Estas bombas (aplicadas en motores pequeños, locomotoras diésel, motores navales y maquinaria de construcción) no tienen árbol de levas propio, pero corresponden sin embargo en su funcionamiento a la bomba de inyección en línea PE. En motores grandes, el regulador mecánico-hidráulico o electrónico esta adosado directamente al cuerpo del motor. La regulación del caudal determinada por él se transmite mediante un varillaje integrado en el motor. 16
  17. 17. Las levas de accionamiento para las diversas bombas de inyección PF, se encuentran sobre el árbol de levas correspondiente al control de válvulas del motor. Por este motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas. Aquí puede conseguirse un ángulo de variación de algunos grados mediante la regulación de un elemento intermedio (por ejemplo situando un balancín entre el árbol de levas y el impulsor de rodillo). Las bombas de inyección individuales son apropiadas también para el funcionamiento con aceites pesados viscosos. PARTES DEL SISTEMA DE INYECCION PF Y PFR UNIDAD BOMBA-INYECTOR UIS La bomba de inyección y el inyector constituyen una unidad. Por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada bien directamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancín, por parte del árbol de levas del motor. Debido a la supresión de las tuberías de alta presión, es posible una presión de inyección esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas de inyección en línea y 17
  18. 18. rotativas. Con esta elevada presión de inyección y mediante la regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección), es posible una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diésel. El sistema bomba-inyector (UIS Unit Inyector System) de Bosch, se introdujo en el Volkswagen Passat a finales de 1998 con una nueva generación de motores diésel de inyección directa, que está teniendo una gran aceptación debido a las altas prestaciones que dan los motores alimentados con este sistema de inyección (ejemplo los 150 CV de potencia que alcanzan motores con una cilindrada menor de 2000 cc), así como alcanzar unos consumos bajos y una reducción en las emisiones contaminantes La bomba de inyección y el inyector constituyen una unidad. Por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada bien directamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancín, por parte del árbol de levas del motor. Debido a la supresión de las tuberías de alta presión, es posible una presión de inyección esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas de inyección en línea y rotativas. Con esta elevada presión de inyección y mediante la regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección), es posible una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diésel. La unidad inyectora está montada directamente sobre cada cilindro del motor y su diseño combina e integra en un solo conjunto la bomba de inyección y el inyector completo. La bomba es accionada por el eje de levas del motor. Una válvula electromagnética, controlada por la unidad de control (ECU) determina el momento y la cantidad de combustible que será inyectado. Todas las señales necesarias para el correcto funcionamiento de este sistema son suministradas por diversos sensores instalados en el motor (temperatura, presión del turbo, rpm, etc.)A partir de 1995, el sistema UIS se empleó en vehículos pesados. Pocos años después logró introducirse con mucho éxito en el segmento liviano. ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE (PARTE DE ALTA PRESIÓN) La parte de alta presión de un sistema UIS lo forma la unidad bomba-inyector que tiene la misión de inyectar el combustible, en el interior del cilindro del motor en el momento determinado por la unidad de control en una cantidad exacta y a la presión necesaria. Con esta unidad se elimina las tuberías que unen la bomba de alta presión con los inyectores, 18
  19. 19. con esto se gana en pérdidas de presión de inyección en las tubería y permite trabajar con presiones más altas. Montaje y accionamiento Hay una unidad bomba-inyector (7) por cada cilindro del motor montada directamente sobre la culata. El inyector (4) de la unidad bomba-inyector penetra directamente en la cámara de combustión (8). El árbol de levas (2) del motor tiene para cada unidad de bomba-inyector una leva de accionamiento. La carrera de leva es transmitida por un balancín (1) al embolo de la bomba (6) para que este suba y baje y con ello bombea el combustible. Además de la activación eléctrica (5) de la electroválvula (3) , el comienzo de inyección y el caudal de inyección dependen de la velocidad actual del embolo de la bomba, la cual es determinada por la forma de la leva. Por ello el árbol de levas debe estar fabricado con precisión. Las fuerzas que atacan durante el servicio lo incitan a oscilaciones giratorias, lo que pueden ejercer una influencia negativa en la característica de inyección y la tolerancia de caudal. 19
  20. 20. Estructura El cuerpo (4) de la unidad de bomba-inyector sirve de cilindro de bomba: posee un brazo en el cual está integrada la electroválvula de alta presión (1). El cuerpo establece las comunicaciones internas mediante unos conductos que unen la cámara de alta presión (5) (llamada también recinto del elemento) con la electroválvula y el inyector (6). La parte exterior de la unidad bomba-inyector está dispuesta de tal forma que sea posible la fijación mediante garras (9) en la culata del motor (3). El muelle de reposición (2) presiona el embolo de la bomba contra el balancín (7), y este contra la leva de accionamiento (8). De este modo se evita durante el servicio la separación del embolo, el balancín y la leva. Una vez concluida la inyección, el muelle presiona el embolo de vuelta a la posición inicial. La entrada de combustible (11) a la unidad bomba inyector el retorno de combustible (10). La unidad bomba-inyector se divide en las siguientes unidades funcionales.  Generación de alta presión Los componentes principales a la generación de alta presión son el cuerpo de la bomba con el embolo de la bomba y el muelle de reposición.  Electroválvuladealtapresión Tiene la misión de determinar el momento de inyección y la duración de la inyección. Consta de los componentes principales bobina, aguja de electroválvula, inducido, núcleo magnético y muelle de electroválvula  Inyector El inyector pulveriza y distribuye el combustible exactamente dosificado en la cámara de combustión y conformar así el desarrollo de la inyección. El inyector esta adosado al cuerpo de la unidad bomba-inyector mediante la tuerca de fijación (12). 20
  21. 21. Estructura interna de la unidad bomba-inyector para turismos UNIDAD BOMBA-TUBERÍA-INYECTOR UPS Este sistema trabaja según el mismo procedimiento que la unidad de bomba-inyector. Se trata aquí de un sistema de inyección de alta presión estructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos por una tubería corta de inyección. El sistema UPS dispone de una unidad de inyección por cada cilindro del motor, la cual es accionada por el árbol de levas del motor. Una regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección) aporta una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diésel. En combinación con la electro-válvula de conmutación rápida, accionada electrónicamente, se determina la correspondiente característica de cada proceso de inyección en particular. Este sistema trabaja según el mismo procedimiento que la unidad de bomba-inyector. Se trata aquí de un sistema de inyección de alta presión estructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bombainyector, el inyector y la bomba están unidos por una tubería corta de inyección. El 21
  22. 22. sistema UPS dispone de una unidad de inyección por cada cilindro del motor, la cual es accionada por el árbol de levas del motor. Una regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección) aporta una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diésel. En combinación con la electro-válvula de conmutación rápida, accionada electrónicamente, se determina la correspondiente característica de cada proceso de inyección en particular. Para cada cilindro del motor existe una bomba de alta presión conectada directamente al porta inyector del respectivo cilindro. Esta bomba se acciona por el eje del comando del motor, comprimiendo el combustible. Por medio del accionamiento electrónico la unidad de comando acciona la válvula electromagnética que libera el paso de combustible bajo alta presión al inyector. El comando electrónico es precisamente calculado para cada condición de revolución y carga, asegurando el mejor funcionamiento del motor. La misión y el funcionamiento del UPS son parecidos a los sistemas bomba-inyector UIS. La única diferencia entre los dos sistemas es que el UPS separa la generación de la alta presión con la inyección por medio de una tubería de corto tamaño. La estructura modular de las unidades bomba-tubería-inyector tiene las ventajas a la hora de acoplarlas en el motor:  No necesita ningún diseño nuevo en la culata.  Rigidez de accionamiento al no ser necesarios balancines.  Manejo sencillo a la hora de hacer reparaciones ya que las unidades se pueden desmontar fácilmente.  En las bombas-tuberías-inyector, los inyectores están montados en el porta inyector. 22
  23. 23. Estructura Las tuberías de alta presión (6) sumamente cortas, de longitud igual para todas las bombas, deben soportar permanentemente la presión máxima de la bomba y las oscilaciones de presión, en parte de alta frecuencia, que se producen durante las pausas de inyección. Por este motivo, las tuberías son de tubos de acero sin costuras, altamente resistentes. Normalmente presentan un diámetro exterior de 6 mm y un diámetro interior de 1,8 mm. Unidaddebomba La bomba es accionada directamente por una leva de inyección situada en el árbol de levas del motor (4). La comunicación con el embolo de bomba se establece a través del muelle de reposición (8) y el impulsor de rodillo (9). La bomba está fijada con una brida del cuerpo de bomba en el bloque motor. 23
  24. 24. SISTEMA COMMON RAIL DIÉSEL El combustible bajo una gran presión es almacenado en el common rail y uniformemente suministrado hacia cada inyector de combustible. Inyectar el combustible bajo altas presiones permite al motor tener una combustión más completa, el cual reduce la creación de PM. Al mismo tiempo el uso de múltiples inyectores de combustible ayudan a prevenir excesivas altas temperaturas en la cámara de combustión, por lo tanto reduciendo la creación de NOx. La llave para el sistema common rail es el control electrónico preciso de la presión del fuel inyección, la sincronización de la inyección, el número de inyecciones y la cantidad de combustible inyectado. El sistema Common Rail de Bosch presenta la más moderna tecnología empleada en 24
  25. 25. sistemas de inyección electrónica. En ese sistema, la generación de presión y la inyección de combustible están separadas. Esto significa que una bomba genera la alta presión que está disponible para todos los inyectores a través de un tubo distribuidor común, que puede ser controlada independientemente de la revolución del motor. La presión del combustible, inicio y fin de inyección son precisamente calculados por la unidad de comando a partir de informaciones obtenidas de los diversos sensores instalados en el motor, lo que proporciona excelente desempeño, bajo ruido y la mínima emisión de contaminantes.Cada vez son más los vehículos con opciones diésel que se venden en el país, por lo que es cada vez más común escuchar que los motores vienen con Common Rail, pero nadie se detiene a explicar en qué influye eso sobre el motor, y que beneficios puede traer. Es por eso que en Bólido les entregamos esta guía informativa, para que no les vendan la pomada o traten de vendérselas como Aero ventilas. En pocas palabras, el Common Rail es un sistema de inyección de combustible para motores diésel, en que el combustible es aspirado desde el estanque y es enviado por una bomba a alta presión hacia un conductos común del que salen los inyectores. Como las toberas que inyectan el diésel en el cilindro son de menor tamaño y el combustible va a una mayor presión, la pulverización de éste es mucho mayor, lo que facilita la combustión espontánea. El control electrónico es el encargado de variar la presión y cantidad de combustible que es enviado a los cilindros. El sistema fue aplicado y desarrollado por primera vez por Fiat con la colaboración de Magneti Marelli.El proceso de construcción lo llevó a cabo Bosch, y el primer auto donde fue aplicado fue el Alfa Romeo 156, con motor JTD, el año 1997. 25
  26. 26. El funcionamiento del sistema es el siguiente: el diésel que está en el estanque es aspirado por una bomba, la que lo envía a otra bomba de alta presión. Esta segunda bomba envía el diésel al tubo de distribución, que es de donde sale cada inyector para cada cilindro. El diésel es inyectado a presiones de entre 300 y 1600 bar (los motores Toyota inyectan hasta a 2000 bar, y para tener una comparación, la inyección en motores a gasolina no pasa de los 5 bar) al cilindro, y como las toberas de inyección son más pequeñas, el resultado es que entra al cilindro el diésel mucho más pulverizado (así como un rocío muy fino) lo que facilita la combustión espontánea. La presión de inyección, así como la posibilidad de preinyecciones antes de la inyección principal, son controladas por el computador a bordo, para optimizar la potencia, consumo y el ruido de motor, de acuerdo a la carga y necesidad de potencia que necesita éste. La consecuencia de tener preinyecciones de diésel antes de la principal dentro del cilindro, es que se controlan el nivel de ruido y mejoran las prestaciones del motor. Fiat es quien lleva más avanzado este sistema, con su tecnología denominada MultiJet, que envía hasta 5 inyecciones previas de diésel al cilindro antes de la principal, mejorando el control sobre la mezcla, y aumentando la presión y temperatura dentro del cilindro. Los mayores fabricantes en la actualidad de este sistema son Bosch, Denso, Siemens y Delphi Estructura y función de los componentes.-La instalación de un sistema Common Rail se estructura en dos partes fundamentales la parte que suministra el combustible a baja presión y la que suministra el combustible a alta presión. 26
  27. 27. La parte de baja presión consta de:     Depósito de combustible con filtro previo. Bomba previa. Filtro de combustible. Tuberías de combustible de baja presión. La parte de alta presión consta de:  Bomba de alta presión con válvula reguladora de presión.  Tuberías de combustible de alta presión.  Rail como acumulador de alta presión con sensor de presión del Rail, válvula limitadora de la presión y limitador de flujo.  Inyectores. Tuberías de retorno de combustible. BOMBA DE INYECCIÓN EN LÍNEA Este tipo de bomba ideada por Robert Bosch a principios del siglo XX ha sido la más utilizada por no decir la única que funcionaba sobre todo en vehículos pesados, incluso se usó en turismos hasta la década de los 60 pero se vio sustituida por las bombas rotativas más pequeñas y más aptas para motores rápidos. Este tipo de bombas es de constitución muy robusta y de una fiabilidad mecánica contrastada, sus inconvenientes son su tamaño, peso y que están limitadas a un número de revoluciones que las hacen aptas para vehículos pesados pero no para turismos. La bomba en línea está constituida por tantos elementos de bombeo, colocados en línea, como cilindros tenga el motor. En su conjunto incluye además de los elementos de bombeo, un regulador de velocidad que puede ser centrifugo, neumático o hidráulico; un variador de avance automático de inyección acoplado al sistema de arrastre de la bomba. 27
  28. 28. El concepto de bomba en línea fue el primero desarrollado para la inyección de diésel. Este concepto aún es utilizado en múltiples aplicaciones, muy específicamente en los vehículos comerciales pesados debido la generación de presiones sumamente altas demandadas por los grandes motores. Las bombas de inyección en línea están instaladas junto al motor, y son accionadas por el mismo motor de vehículo. Cada cilindro del motor está conectado a uno de los elementos de la bomba dispuestos en línea, por eso su nombre de bomba en línea. Este mecanismo de disposición de un elemento para cada cilindro garantiza la lata presión necesaria en vehículos medianos y pesados sometidos a condiciones extremas. Dentro de las principales piezas de desgaste de la bomba en línea se encuentran las válvulas y los elementos. Estos componentes deben ser sustituidos por productos originales Bosch para garantizar el rendimiento óptimo del motor. La utilización de válvulas y elementos no originales, además de causar daños severos al motor, trae también como consecuencia menor durabilidad, mayor consumo de combustible, mayor generación de gases contaminantes y continuas reparaciones dada la poca durabilidad de las piezas. Las bombas lineales pueden ser reparadas muchas veces a lo largo de su vida útil y se puede garantizar mayor durabilidad del sistema y por consiguiente del motor, utilizando piezas originales Bosch y una correcta reparación en los servicios autorizados Bosch ubicados en todo el territorio nacional (Bosch diésel servicie y Bosch diésel center). Bomba en Línea Circuito de combustible La bomba de inyección se acompaña de un circuito de alimentación que le suministra combustible (figura inferior). Este circuito tiene un depósito de combustible (1) que esta compuesto de una boca de llenado, de un tamiz de tela metálica, que impide la entrada al depósito de grandes impurezas que pueda contener el combustible. El tapón de llenado va provisto de un orificio de puesta en atmósfera del depósito. La bomba de alimentación aspira el combustible del depósito y lo bombea hacia la bomba de inyección a una presión conveniente, que oscila entre 1 y 2 bar. El sobrante de este combustible tiene salida a través de la válvula de descarga situada en la bomba de inyección y también puede estar en el filtro, retornando al depósito. Esta válvula de descarga controla la presión del combustible en el circuito. En vehículos donde la distancia y la altura del depósito con respecto a la bomba de inyección estén muy alejados, se instala una bomba de alimentación (2), normalmente esta bomba se encuentra acoplada a la bomba de inyección. Según las condiciones de funcionamiento del motor y de sus características constructivas, se requieren distintos 28
  29. 29. sistemas de alimentación de la bomba de inyección, como se ve en la figura inferior. Si el filtro de combustible está en las proximidades inmediatas del motor, pueden formarse burbujas de gas dentro del sistema de tuberías. Para evitar esto resulta necesario "barrer" la cámara de admisión de la bomba de inyección. Esto se consigue instalando una válvula de descarga (6) en la cámara de admisión de la bomba de inyección. En este sistema de tuberías, el combustible sobrante vuelve al depósito de combustible a través de la válvula de descarga y de la tubería de retorno. Si en el vano del motor hay una temperatura ambiente elevada, puede utilizarse un circuito de alimentación como el representado en la figura inferior derecha. En este circuito el filtro de combustible va instalada una válvula de descarga (7) a través de la cual una parte del combustible retorna al depósito del mismo durante el funcionamiento, arrastrando eventuales burbujas de gas o vapor. Las burbujas de gas que se forman en la cámara de admisión de la bomba de inyección son evacuadas por el combustible a través de la tubería de retorno. El barrido continuo de la cámara de admisión refrigera la bomba de inyección e impide que se formen burbujas de gas. BOMBAS DE ALIMENTACIÓN 29
  30. 30. Sirve para aspirar combustible del depósito y suministrarlo a presión a la cámara de admisión de la bomba de inyección a través de un filtro de combustible. El combustible tiene que llegar a la cámara de admisión de la bomba de inyección con una presión de aprox., 1 bar para garantizar el llenado de la cámara de admisión. Esta presión se puede conseguir utilizando un depósito de combustible instalado por encima de la bomba de inyección (depósito de gravedad), o bien recurriendo a una bomba de alimentación. Es este último caso, el depósito de combustible puede instalarse por debajo y (o) alejado de la bomba de inyección. La bomba de alimentación es una bomba mecánica de émbolo fijada generalmente a la bomba de inyección. Esta bomba de alimentación es accionada por el árbol de levas de la bomba de inyección. Además la bomba puede venir equipada con un cebador o bomba manual que sirve para llenar y purgar el lado de admisión del sistema de inyección para la puesta en servicio o tras efectuar operaciones de mantenimiento. Existen bombas de alimentación de simple y de doble efecto. Según el tamaño de la bomba se acoplan en la misma una o dos bombas de alimentación. La alimentación en estos motores se realiza introduciendo el aire en el interior del cilindro, perfectamente filtrado y una vez comprimido introducimos a gran presión el combustible (en este caso diésel), mezclándose ambos en la cámara de combustión. El aire se comprime a gran presión (de 36 a 45 kg.) en el interior de la cámara de combustión, de este modo alcanza la temperatura adecuada para la inflamación del combustible (llegando hasta los 600ºC), introducido en la cámara de combustión a gran presión (de 150 a 300 atmósfera (kg/ Este inyector está debidamente regulado paraqué la cantidad de combustible y el momento en que debe ser inyectado sean precisos, obteniendo una mezcla perfecta y por consiguiente un buen funcionamiento del motor. Dentro de este sistema de alimentación existen una serie de elementos que hacen posible todo lo anteriormente citado: bomba inyectora, filtros, tuberías, depósito, inyectores, cable de acelerador, etc. Bomba de alimentación de aletas Está montada entorno al eje de accionamiento de la bomba de inyección. El rotor (2) de aletas (1) está centrado sobre el eje y es accionado por una chaveta del disco. El rotordealetas está rodeado por un anillo excéntrico (3) alojado en el cuerpo. Las cuatro aletas del rotor son presionadas hacia el exterior, contra el anillo excéntrico, por efecto del movimiento de rotación y de la fuerza centrífuga resultante. El combustible llega al cuerpo de la bomba de inyección a través del canal de alimentación y pasa, por una abertura en forma de riñón. Por efecto de la rotación, el combustible que se encuentra entre las aletas, es transportado hacia el recinto superior y penetra en el interior de la bomba de inyección a través de un taladro. Al mismo tiempo, a través de un segundo taladro, una parte del combustible llega la válvula reguladora de presión. 30
  31. 31. Bomba de alimentación de simple efecto Esta bomba está constituida de dos cámaras separadas por un émbolo móvil (4). El émbolo es empujado por una leva excéntrica (1) a través del impulsor de rodillo (2) y un perno de presión (3). Durante la carrera intermedia, el combustible se introduce en la cámara de presión (5) a través de la válvula de retención (7) instalada en lado de alimentación. Durante la carrera de admisión y alimentación, el combustible es impulsado desde la cámara de presión hacia la bomba de inyección por el émbolo que retrocede por efecto de la fuerza del muelle (9). Al mismo tiempo, la bomba de alimentación aspira también combustible desde el depósito del mismo, haciéndolo pasar por un pre-purificador (8) y por la válvula de retención del lado de admisión (6). Si la presión en la tubería de alimentación sobrepasa un determinado valor, la fuerza del muelle del émbolo (9) deja de ser suficiente para que se realice una carrera de trabajo completa. Con esto se reduce el caudal de alimentación, pudiendo llegar a hacerse cero si la presión sigue aumentando. De este modo, la bomba de alimentación protege el filtro de combustible contra presiones excesivas. 31
  32. 32. En la configuración de la bomba "A", el cilindro de bomba (3) es aplicado desde arriba directamente en el cuerpo o carcasa de aluminio, siendo presionado con el racor de impulsión (1) contra el cuerpo de la bomba por el porta válvula de presión. Las presiones que se generan dentro de la bomba son muy superiores a las presiones de alimentación, siendo absorbidas estas presiones por el cuerpo de la bomba. Debido a lo anterior, las presiones máximas están limitadas a 400 bares en las bombas del tipo "M" y a 600 bar en las bombas del tipo "A". En la bomba del tipo "A", el tornillo para el ajuste de la carrera previa (14) se encuentra entre el impulsor de rodillo (11) y el platillo de muelle (15). Va enroscado en el impulsor de rodillo, y se fija con una contratuerca. Sobre el casquillo de regulación se encuentra el segmento dentado con el que se ajusta el caudal de combustible a inyectar por la bomba. Con esta configuración de bomba, las operaciones de ajuste y reglaje de la bomba solo pueden realizarse con la bomba parada y su cuerpo abierto. Para ello la bomba dispone de una tapa de la cámara del muelle (13). La bomba del tipo "P" se distingue de la "A" principalmente por el elemento de brida (4). El elemento de brida es una pieza que se interpone entre la generación de presión y la carcasa de la bomba, por lo que se evita que la carcasa este sometida a las presiones de inyección. El cilindro de la bomba es una pieza independiente y el racor de impulsión no se apoya en la carcasa de la bomba sino que esta enroscado en el elemento de brida (4). Con esta configuración de bomba se consigue unas mayores presiones de inyección, se pueden alcanzar presiones máximas de hasta 750 bar. Entre el cuerpo y el elemento de brida se encuentra una arandela compensadora, con la que se ajusta la carrera previa. En esta bomba de inyección el embolo (5) está unido al impulsor de rodillo (11) a través del platillo de muelle inferior (15). El casquillo de regulación (8) tiene un brazo con rotula (9), que es accionada por la varilla de regulación (7). Debido a que esta bomba está cerrada, el ajuste del accionamiento por parte de la leva puede hacerse desde el exterior, girando el casquillo de regulación (8) o el elemento de brida. 32
  33. 33. Constitución La bomba de inyección en línea a carrera constante, cuya sección se encuentra en la figura inferior, en la que se puede ver que dispone de un cárter o cuerpo, de aleación de aluminio-silicio, que aloja en su parte inferior o cárter inferior (C), al árbol de levas (A), que tiene tantas levas como cilindros el motor. En un lateral del cárter inferior de bomba, se fija la bomba de alimentación (B), que recibe movimiento del mismo árbol de levas de la bomba de inyección, por medio de una excéntrica labrada en él. Cada una de las levas acciona un empujador o taqué (D), que, por medio de un rodillo, se aplica contra la leva, obligado por el muelle (E). El empujador (D), a su vez da movimiento al embolo (F), que se desliza en el interior del cilindro (G), que comunica por medio de unos orificios laterales llamados lumbreras, con la canalización (H), a la que llega el gasóleo procedente de la bomba de alimentación. Además del movimiento de subida y bajada del pistón, este puede girar un cierto ángulo sobre su eje vertical, ya que la parte inferior tiene un saliente (I), que encaja con el manguito cilíndrico (J), que a su vez rodea el cilindro (G) y que, en su parte superior, lleva adosada la corona dentada (K), que engrana con la barra cremallera (L). El movimiento de esta barra cremallera hace girar a la corona dentada, quien comunica su giro al pistón, por medio del manguito cilíndrico (J) y el saliente (I) de la parte inferior del pistón. La parte superior del cilindro, está cerrada por la válvula (M), llamada de retención o respiración, que se mantiene aplicada contra su asiento (N), por la acción del muelle (O). Cuando la leva presenta su saliente al empujador (D), este, a su vez, acciona el pistón (F), haciéndole subir, con lo cual, quedan tapadas las lumbreras del cilindro (G) que lo comunican con la canalización (H), a la que llega el combustible. En estas condiciones, el gasóleo encerrado en el cilindro, es comprimido por el pistón, alcanzándose una determinada presión en el cilindro, que provoca la apertura de la válvula (M), venciendo la acción del muelle (O), en cuyo momento sale por ella el gasóleo hacia el inyector del cilindro correspondiente, a través de la canalización (P). Cuando ha pasado el saliente de la leva, el impulsor (D) baja por la acción del muelle, haciendo bajar a su vez el émbolo (F), que vuelve a ocupar la posición representada en la figura, permitiendo el llenado del cilindro con nuevo combustible, a través de sus aberturas laterales. La válvula (M), mientras tanto, ha bajado cortando la comunicación del cilindro y la válvula (M) es empujada por el muelle. Como puede verse la carrera del pistón es constante. 33
  34. 34. La bomba de inyección tiene tantos elementos de bombeo como cilindros el motor. Cada elemento de bombeo, está constituido por un cilindro y un pistón. Cada cilindro, a su vez, está en comunicación con la tubería de admisión, por medio de las lumbreras y con el conducto de salida por el inyector, por medio de una válvula que es mantenida sobre su asiento por medio de un muelle tarado. El pistón se ajusta en el cilindro con una precisión del orden de varias micras y tiene una forma peculiar que estudiaremos a continuación. En su parte inferior el pistón tiene un rebaje circular que comunica con la cara superior del pistón, por medio de una rampa helicoidal y una ranura vertical. En la parte inferior, el pistón lleva un dedo de mando o saliente (I- figura superior), que encaja encaja en la escotadura de un manguito cilíndrico, sobre el que se fija la corona dentada, que engrana con la cremallera. El movimiento de la cremallera, puede hacer girar el pistón un cierto ángulo sobre su eje vertical. En ciertos tipos de bombas, la cremallera es reemplazada por una barra corredera, que lleva unas escotaduras en las que encaja el dedo de mando que forma el pistón en su parte inferior 34
  35. 35. Funcionamiento El pistón está animado de un movimiento de sube y baja en el interior del cilindro. El descenso está mandado por el muelle (3) figura inferior, que entra en acción cuando el saliente de la leva en su giro deja de actuar sobre el pistón (5). La subida del pistón se produce cuando la leva en su giro actúa levantando el pistón venciendo el empuje del muelle. Cuando el pistón desciende en el cilindro crea una depresión que permite la entrada al del gasóleo cuando el pistón ha destapado las lumbreras correspondientes (12). Debido a la presión reinante en el conducto de alimentación (11), provocada por la bomba de alimentación, el cilindro se llena totalmente de gasóleo. La subida del pistón, produce la inyección del combustible. Al comienzo de esta subida, las lumbreras no están tapadas y por ello, el gasóleo es devuelto en parte hacia el conducto de alimentación (11). 35
  36. 36. Si la ranura vertical del pistón, está situada frente a la lumbrera de admisión, el interior del cilindro comunica con el conducto de alimentación, por lo que, aunque suba el pistón, no se comprime el combustible en el cilindro y, por lo tanto, no hay inyección. Esta posición del pistón, corresponde al suministro nulo de la bomba de inyección. Si la ranura vertical no está frente a la lumbrera de admisión (12), entonces se produce la inyección. El comienzo de está, se produce siempre en el mismo instante o, mejor dicho, para la misma posición del pistón, pues a medida que va subiendo, la presión aumenta en el interior del cilindro. Cuando el valor de esta presión es superior a la fuerza que ejerce el muelle de la válvula (de respiración), esta se abre venciendo la fuerza de su muelle, con lo cual, el combustible pasa al circuito de inyección comprendido entre el elemento bomba y el inyector. En tanto el combustible no salga por el inyector, la presión en todo el circuito ira aumentando a medida que el pistón vaya subiendo. En el momento que esta presión es superior a la del tarado del inyector, este permite el paso del combustibles al cilindro del motor, comenzando en este momento la inyección, cuyo final depende de la posición de la rampa helicoidal, pues, llegado el pistón a cierta altura, pone en comunicación el cilindro con el conducto de alimentación, con lo cual, desciende bruscamente la presión en el interior del cilindro. 36
  37. 37. Formas de las levas La leva tienen la función de accionar el émbolo, la forma de la leva influye sobre la duración de la inyección, el rendimiento de la bomba y la velocidad de la alimentación. Los criterios decisivos al respecto que ha de cumplir la leva de la bomba de inyección son la carrera de leva y la velocidad de levantamiento (velocidad de émbolo) con relación al ángulo de leva. Para propiciar un rápido corte de inyección se aprovecha la zona central de la leva, donde la velocidad de levantamiento es grande. La inyección termina antes de que dicha velocidad de levantamiento alcance su máximo valor. Esto es necesario para que la compresión superficial entre el impulsor de rodillo y la leva no sobrepase un valor determinado. Por esta razón, en cada proceso de inyección se respeta una distancia de seguridad de 0,3 mm. Para la aplicación práctica existen diversas formas de levas. Esto es necesario, ya que las diferentes formas de las cámaras de combustión del motor y los distintos métodos de combustión exigen condiciones de inyección individuales. Por este motivo se realiza un ajuste especial del proceso de inyección por parte de la lleva a cada tipo de motor. Partiendo de formas de levas standard pueden construirse levas de forma divergente, a fin de conseguir una inyección óptima y una presión máxima. Se utilizan formas de levas simétricas, asimétricas y con seguro contra retroceso. Estas últimas hacen que el motor no pueda arrancar en el sentido de giro contrario. La forma de leva a aplicar depende del tipo de la bomba, del diseño del motor y de su campo de aplicaciones. 37
  38. 38. Las diferencias de presiones que se originan entre la parte superior de la válvula de re aspiración y la parte inferior, obligan a esta a cerrarse, ayudada al mismo tiempo por la acción de su muelle, impidiendo así que el combustible situado en el circuito de inyección pudiera retornar a la bomba. Aunque la compresión del pistón cesa, no ocurre lo mismo con la inyección, que continua breves momentos debido a la presión reinante en el circuito de inyección, que continua breves momentos debido a la presión reinante en el circuito de inyección. Esta presión desciende a medida que disminuye la cantidad de combustible que hay en el circuito y que continúa entrando al cilindro. Llegado un momento determinado, la presión es menor que la del tarado del inyector, en cuyo caso cesa la inyección de forma violenta. El pistón de la bomba sigue subiendo hasta el PMS pero ya sin comprimir el combustible este se escapa por la rampa helicoidal al circuito de combustible por las lumbreras de admisión. Válvula de presión (también llamada de respiración en algunos casos) Esta válvula aísla la tubería que conecta la bomba con el inyector de la propia bomba de inyección. La misión de esta válvula es descargar la tubería de inyección tras concluir la fase de alimentación de la bomba, extrayendo un volumen exactamente definido de la tubería para por una parte mantener la presión en la tubería (así la próxima inyección se realice sin retardo alguno), y por otra parte debe asegurar, igualmente, la caída brusca de la presión del combustible en los conductos para obtener el cierre inmediato del inyector, evitando así cualquier minina salida de combustible, unida al rebote de la aguja sobre su asiento. Funcionamiento Al final de la inyección por parte del elemento bomba, la válvula de presión desciende bajo la acción del muelle (2). El macho de válvula (1) se introduce en el porta-válvula (5), antes de que el cono de válvula descienda sobre su asiento (3), aislando el tubo de alimentación de inyector (1). El descenso final de la válvula (3) realiza una respiración de un determinado volumen dentro de la canalización, lo que da lugar a una expansión 38
  39. 39. rápida del combustible provocando, en consecuencia, el cierre brusco del inyector cortando así la alimentación de combustible al cilindro del motor evitando el goteo. El émbolo de descarga (2) cuando se cierra la válvula de presión aspira un pequeño volumen de combustible, que provoca el cierre rápido del inyector. Este volumen de combustible está calculado para una longitud determinada de tubería, por lo que no se debe variar la longitud de esta en caso de reparación. Para conseguir una adaptación deseada a los caudales de alimentación, en determinado casos especiales se utilizan válvulas compensadoras que presentan un tallado adicional (6) en el émbolo de descarga. Estrangulador de retrocesoEsta situado entre la válvula de presión y la tubería que alimenta al inyector, puede instalarse en el racor de impulsión acompañando a la válvula de presión. Este elemento se utiliza para reducir en el sistema de alta presión fenómenos de desgaste producidos por los cambios rápidos de presión (cavitación). Durante la alimentación la presión del combustible es tan alta que la placa de la válvula (3) es comprimida contra la fuerza del muelle (2), con lo que el combustible puede fluir hacia el inyector sin obstáculos. Al final de la carrera útil del elemento de bombeo, el cierre de la aguja del inyector provoca una onda de presión en sentido contrario al de la alimentación. Esto puede ser causa de cavitación. Al mismo tiempo, el muelle de presión empuja la placa de válvula (3) contra su asiento, por lo que el combustible tiene que retroceder pasando por la sección del estrangulador, amortiguándose así la onda de presión, haciéndola imperceptible. 39
  40. 40. Bomba de alimentación de doble efectoEsta bomba cuenta con dos válvulas de retención adicionales que convierten la cámara de admisión y la cámara de presión de la bomba de alimentación de simple efecto, en una cámara de admisión y de presión combinadas, es decir al mismo tiempo que hace la admisión, hace también la alimentación. La bomba no realiza carrera intermedia. A cada carrera de la bomba de alimentación de doble efecto, el combustible es aspirado a una cámara, siendo impulsado simultáneamente desde la otra cámara hacia la bomba de inyección. Por lo tanto, cada carrera es al mismo tiempo de alimentación y de admisión. Al contrario de lo que ocurre en la bomba de simple efecto, el caudal de alimentación nunca puede hacerse cero. Por lo tanto, en la tubería de impulsión o en el filtro de combustible tiene que preverse una válvula de descarga a través de la cual pueda retornar el depósito el exceso de combustible bombeado. Estrangulador de retrocesoEstá situado entre la válvula de presión y la tubería que alimenta al inyector, puede instalarse en el racor de impulsión acompañando a la válvula de presión. Este elemento se utiliza para reducir en el sistema de alta presión fenómenos de desgaste producidos por los cambios rápidos de presión (cavitación). Durante la alimentación la presión del combustible es tan alta que la placa de la válvula (3) es comprimida contra la fuerza del muelle (2), con lo que el combustible puede fluir hacia el inyector sin obstáculos. Al final de la carrera útil del elemento de bombeo, el cierre de la aguja del inyector provoca una onda de presión en sentido contrario al de la alimentación. Esto puede ser causa de cavitación. Al mismo tiempo, el muelle de presión empuja la placa de válvula (3) contra su asiento, por lo que el combustible tiene que retroceder pasando por la sección del estrangulador, amortiguándose así la onda de presión, haciéndola imperceptible. Funcionamiento de la regulación del caudal de combustible La cantidad de gasóleo inyectado, depende, por tanto, de la longitud de la carrera efectuada por el pistón, desde el cierre de la lumbrera de admisión, hasta la puesta en comunicación de esta con el cilindro, por medio de la rampa helicoidal. Moviendo la cremallera en uno u otro sentido, pueden conseguirse carreras de inyección más o menos largas que corresponden:  Inyección nula  Inyección parcial 40
  41. 41.  Inyección máxima El cierre de la válvula de readmisión, debido a la acción conjunta de su muelle y de la presión existente en el conducto de salida, mantiene en esta canalización una cierta presión, llamada residual, que permite en el siguiente ciclo una subida de presión más rápida y un funcionamiento mejor del inyector. En el motor de gasolina, las variaciones de régimen y de potencia, se obtienen modificando la cantidad de mezcla (aire/gasolina) que entra en el cilindro. En el motor Diésel, estas variaciones se obtienen actuando únicamente sobre la cantidad de gasóleo inyectado en el cilindro, es decir, modificando la duración de la inyección. El fin de la inyección depende de la posición de la rampa helicoidal con respecto a la lumbrera de admisión. Esta posición puede ser modificada haciendo girar el pistón sobre su eje vertical, por medio de una cremallera que engrana sobre la corona dentada fijada sobre el casquillo cilíndrico, que a su vez mueve al pistón. La cremallera es movida por el pedal del acelerador, o automáticamente por medio de un regulador, y da movimiento simultáneamente a todos los elementos de inyección de la bomba. 41
  42. 42. En un motor Diésel para provocar su paro debemos cortar el suministro de combustible que inyectamos en sus cilindros, para ello los motores dotados con bomba de inyección e línea llevan un dispositivo de mando accionado por un tirador y cable desde el tablero de mandos del vehículo, el cual hace desplazar a la cremallera hasta su posición de gasto nulo. Para la puesta en servicio de la bomba y el arranque del motor, basta pisar el pedal acelerador, con lo cual se anula el bloqueo del dispositivo de parada dejando a la cremallera en posición de funcionamiento de ralentí. La bomba en línea además del "elemento de bombeo" necesita de otros elementos accesorios para su correcto funcionamiento, como son un regulador de velocidad que limite el número de revoluciones (tanto al ralentí como el número máximo de revoluciones, corte de inyección), y de un variador de avance a la inyección que en función del número de r.p.m. varia el momento de comienzo de la inyección de combustible en los cilindros del motor. Lubricación de la bomba Estas bombas se lubrican por medio del circuito lubricante del motor. Se lubrica tanto la parte de la bomba donde están los elementos de bombeo como el regulador centrifugo de velocidad. Con este tipo de lubricación, la bomba de inyección está exenta de mantenimiento. El aceite del motor filtrado se hace llegar a la bomba de inyección y al regulador a través de una tubería, por un orificio de entrada. En caso de fijación de la bomba al motor, en bandeja, el aceite lubricante vuelve al motor a través de una tubería de retorno, mientras que en caso de fijación mediante brida frontal lo hace a través del alojamiento del árbol de levas o de orificios especiales. En el caso de bombas de inyección sin conexión al circuito del aceite del motor, el aceite lubricante se llena tras desmontar el capuchón de purga de aire o el filtro de purga de aire existente en el tapón. El nivel de aceite se controla al mismo tiempo que se realizan los cambios de aceite del motor previstos por el fabricante de este último, aflojándose para ello el tornillo de control de aceite del regulador. El aceite sobrante (por entrada de combustible de fuga) se evacua, mientras que si falta tendrá que rellenarse. El aceite lubricante se cambia cuando se desmonta la bomba de inyección o cuando el motor se somete a una revisión general. Las bombas y los reguladores con circuito de aceite separado poseen respectivamente una varilla para controlar el nivel del aceite. 42
  43. 43. Puesta a punto de la bomba en el motor Para hacer la puesta a punto, se recurre a las marcas del comienzo de la inyección que se encuentran en el motor y en la bomba de inyección. Normalmente se toma como base la carrera de compresión del cilindro nº 1 del motor, pero por razones específicas de los motores pueden aplicarse también otras posibilidades. Por esta razón deben tenerse en cuenta los datos facilitados por el fabricante del motor. En el motor Diésel, la marca del comienzo de la alimentación se encuentra generalmente en el volante de inercia, en la polea de la correa trapezoidal o en el amortiguador de vibraciones (dámper). En la bomba de inyección, el comienzo de la alimentación para el cilindro de bomba nº 1 tiene lugar cuando la marca practicada en la mitad no móvil del acoplamiento o bien en el variador de avance coincide con la raya marcada en el cuerpo de la bomba. En las bombas a bridadas, las marcas están en la rueda dentada del accionamiento y en el piñón insertable. La posición, la disposición y la designación de los cilindros del motor son indicadas por el fabricante de éste y han de tenerse en cuenta en cualquier caso. El cilindro de bomba nº 1 es el más próximo al accionamiento (polea) de la bomba de inyección. Antes del montaje ha de hacerse coincidir, en sentido de giro, la marca de comienzo de alimentación de la bomba de inyección con la raya marcada en el cuerpo, o bien se ajustará el comienzo de la alimentación según el método de rebose a alta presión. CAÑERÍAS DE ALTA PRESIÓN DIESEL 43
  44. 44. Los tubos son responsables de conducir el combustible diésel de la bomba a los porta inyectores, a elevada presión. El paso del combustible por el interior del tubo, bajo las elevadas presiones de inyección que alcanzan hasta 1200 bar, pueden producir el fenómeno conocido como cavitación, originado por las burbujas de aire en el interior de la cañería. La cavitación es una forma de erosión que desgasta internamente el tubo de presión. Desprende partículas de metal del tubo y puede obstruir los orificios de los inyectores. Por lo tanto, es muy importante la calidad del material del tubo. Bosch como proveedor del sistema diésel para los principales mercados de vehículos diésel del mundo. Los tubos son responsables de conducir el combustible diésel de la bomba a los porta inyectores, a elevada presión. Él paso del combustible por el interior del tubo, bajo las elevadas presiones de inyección que alcanzan hasta 1200 bar, pueden producir el fenómeno conocido como cavitación, originado por las burbujas de aire en el interior de la cañería. La cavitación es una forma de erosión que desgasta internamente el tubo de presión. Desprende partículas de metal del tubo y puede obstruir los orificios de los inyectores. Por lo tanto, es muy importante la calidad del material del tubo. Bosch como proveedor del sistema diésel para los principales mercados de vehículos diésel del mundo." case 15: titulo="ZEXEL" contenido=" VARIADOR DE AVANCE 44
  45. 45. En las bombas de inyección debido al requerimiento de adaptarse a la necesidad de cambiar el momento de inicio de la inyección para las diferentes velocidades de giro del motor se utiliza un variador de avance. Este es un dispositivo centrífugo colocado en el árbol de entrada de la bomba y cuyo cuerpo sirve al mismo tiempo como elemento de acople al motor. El dispositivo usa la fuerza centrífuga creciente con el aumento de la velocidad de rotación del motor y cambia la posición relativa en sentido angular entre el cuerpo exterior acoplado al motor y el eje de salida acoplado a la bomba. Con ello se adelanta o atrasa el comienzo de la inyección con respecto a la posición del pistón en el motor. VARIADOR DE AVANCE El variador de avance es un dispositivo por medio del cual se logra modificar automáticamente el calado de la bomba según la velocidad de giro del motor de modo que cuanto más de prisa gire este antes se produzca el punto de inicio de la inyección para dar tiempo a que la combustión se produzca en el PMS del embolo del motor. En realidad se trata del mismo dispositivo que ya utilizan los motores de explosión y que recibe el nombre de avance de encendido, el cual se halla en el interior del distribuidor. La chispa salta antes o después según la velocidad de giro del motor. VARIACION DEL AVANCE A LA INYECCION Este dispositivo de la bomba rotativa de inyección permite adelantar el comienzo de la alimentación en relación con la posición del cigüeñal del motor y de acuerdo con el régimen, para compensar los retardos de inyección e inflamación. FUNCION Durante la fase de alimentación de la bomba de inyección, la apertura del inyector se produce mediante una onda de presión que se propaga a la velocidad del sonido por la tubería de inyección. El tiempo invertido en ello es independiente del régimen, sin embargo, el ángulo descrito por el cigüeñal entre el comienzo de la alimentación y de la inyección aumenta con el régimen. Esto obliga, por tanto, a introducir una corrección adelantando el comienzo de la alimentación. El tiempo de la propagación de la onda de presión la determinan las dimensiones de la tubería de inyección y la velocidad del sonido que es de aprox. 1500 m/seg. en el gasóleo. El tiempo necesario para ello se denomina retardo de inyección y el comienzo de la inyección esta, por consiguiente, retrasado con respecto al comienzo de alimentación. Debido a este fenómeno, a regímenes altos el inyector abre, en términos referidos a la posición del pistón, más tarde que a regímenes 45
  46. 46. bajos. Después de la inyección, el gasóleo necesita cierto tiempo para pasar al estado gaseoso y formar con el aire la mezcla inflamable. Éste tiempo de preparación de la mezcla es independiente del régimen motor. El intervalo necesario para ello entre el comienzo de la inyección y de la combustión se denomina, en los motores diésel, retraso de inflamación que depende del "índice de cetano", la relación de compresión, la temperatura del aire y la pulverización del combustible. Por lo general, la duración del retraso de inflamación es del orden de 1 milisegundo. Siendo el comienzo de la inyección constante y el régimen del motor ascendente, el ángulo del cigüeñal entre el comienzo de la inyección y el de la combustión, va aumentando hasta que esta última no puede comenzar en el momento adecuado, en términos relativos a la posición del pistón del motor. Como la combustión favorable y la óptima potencia de un motor diésel solo se consiguen con una posición determinada del cigüeñal o del pistón, a medida que aumenta el régimen debe de adelantarse el comienzo de alimentación de la bomba de inyección para compensar el desplazamiento temporal condicionado por el retraso de la inyección e inflamación. Para ello se utiliza el variador de avance en función del régimen. CONSTRUCCION El variador de avance por control hidráulico va montado en la parte inferior del cuerpo de la bomba rotativa de inyección, perpendicular a su eje longitudinal. El émbolo del variador de avance es guiado por el cuerpo de la bomba, Que va cerrado por tapas a ambos lados. En el embolo hay un orificio que posibilita la entrada de combustible, mientras que en lado contrario va dispuesto un muelle de compresión. El embolo va unido al anillo de rodillos mediante un una pieza deslizante y un perno. FUNCIONAMIENTO La posición inicial del embolo del variador de avance en la bomba de inyección rotativa la mantiene el muelle tarado del variador. Durante el funcionamiento, la presión de combustible en el interior de la bomba la regula, en proporción al régimen, la válvula reguladora de presión junto con el estrangulador de rebose. Por consiguiente la presión de combustible creada en el interior de la bomba se aplica por el lado del émbolo opuesto al muelle del variador de avance. La presión del combustible en el interior de la bomba solo vence la resistencia inicial del muelle y desplaza el émbolo del variador a partir de un determinado régimen (300 rpm). El movimiento axial del embolo se transmite al anillo de rodillos montado sobre cojinete por medio de la pieza deslizante y el perno. Esto hace que la disposición del disco de levas con respecto al anillo de rodillos varié de forma que los rodillos del anillo levanten, con cierta antelación, el disco de levas en giro. El disco de levas y el embolo distribuidor están, por tanto, desfasados en un determinado ángulo de rotación con respecto al anillo de rodillos. El valor angular puede ser de hasta 12º de ángulo de levas (24º de ángulo de cigüeñal). DISPOSITIVO VARIADOR DE AVANCE DE LA INYECCION El ajuste de inyección de hace por medio del variador de avance que es muy similar a los utilizados en las bombas mecánicas. Está compuesto por un embolo que se mueve en el interior de un cilindro empujado por un lado por un muelle y por el otro lado por la presión del gas-oíl que se encuentra en el interior de la bomba, la presión en el interior de la bomba depende del nº de rpm del motor cuanto mayor es este mayor es la presión. El movimiento axial del embolo se transmite al anillo porta rodillos lo cual hace que la situación del disco de levas respecto al anillo porta rodillos se modifique, de forma que los rodillos del anillo levanten con cierta antelación el disco de levas consiguiendo un adelanto en el comienzo de la inyección. Este adelanto o avance puede ser hasta 12 grados de Angulo de leva, lo que supone en un motor de cuatro tiempos 24 grados de ángulo de cigüeñal. 46
  47. 47. Funcionamiento Cuando el motor aumenta su velocidad, los contrapesos (4), por efecto de la fuerza centrífuga, tienden a desplazarse hacia el exterior, empujando a los salientes (6) de la brida de mando, que se desplazan comprimiendo a los muelles (8) y disminuyendo, por tanto, el ángulo de acoplamiento en la brida de arrastre. Como esta brida no puede adelantarse ni retrasarse por estar unida a la transmisión del motor, son los perno (3) los que se desplazan en el sentido de avance de la bomba. Con ello arrastran el plato de acoplamiento con el árbol de levas y, por tanto, logran un adelanto de las levas del mismo. De esta forma, la fuerza centrífuga de los contrapesos actúa en contra de la forma de los muelles, pero en el sentido de rotación de los pernos (3) de la brida de acoplamiento, de modo que esta brida (y por tanto el árbol de levas) se adelanta a la brida de mando en proporción al número de revoluciones del motor. Con ello se adelanta el comienzo de la inyección en la bomba. Él ángulo de avance a la inyección varía entre un máximo y un mínimo según el desplazamiento de los contrapesos, limitado por medio del rebaje o guía circular de los mismos, de forma que el desplazamiento de las masas es relativamente grande para un pequeño valor de fuerza centrífuga y se reduce a medida que la fuerza centrífuga aumenta; es decir, que el desplazamiento es mayor para un numero de revoluciones bajo y se reduce a medida que el número de revoluciones aumenta. De esta forma se obtiene la fuerza suficiente para la variación angular, incluso con reducido número de revoluciones. Cuando existe una gran fuerza centrífuga, para la variación angular basta un recorrido más pequeño de las masas, ya que la fuerza centrífuga aumenta con el cuadrado de la velocidad. Él reglaje o variación del ángulo de avance se efectúa poniendo o quitando arandelas (9) entre muelle y su asiento del saliente (6), con lo cual se consigue dar mayor o menor presión al muelle (8) y, por tanto, favorecer o no la acción de los contrapesos sobre el mecanismo de arrastre. La posición inicial del embolo del variador de avance en la bomba de inyección rotativa la mantiene el muelle tarado del variador. Durante el funcionamiento, la presión de combustible en el interior de la bomba la regula, en proporción al régimen, la válvula reguladora de presión junto con el estrangulador de rebose. Por consiguiente la presión de combustible creada 47
  48. 48. en el interior de la bomba se aplica por el lado del émbolo opuesto al muelle del variador de avance. La presión del combustible en el interior de la bomba solo vence la resistencia inicial del muelle y desplaza el émbolo del variador a partir de un determinado régimen (300 rpm). El movimiento axial del embolo se transmite al anillo de rodillos montado sobre cojinete por medio de la pieza deslizante y el perno. Esto hace que la disposición del disco de levas con respecto al anillo de rodillos varié de forma que los rodillos del anillo levanten, con cierta antelación, el disco de levas en giro. El disco de levas y el embolo distribuidor están, por tanto, desfasados en un determinado ángulo de rotación con respecto al anillo de rodillos. El valor angular puede ser de hasta 12º de ángulo de levas (24º de ángulo de cigüeñal). INYECTORES INTRODUCCIÓN Este trabajo trata sobre los sistemas de inyección y su funcionamiento, así como sobre los inyectores, su funcionamiento, partes, tipos, además de la información sobre la bomba de inyección, el ciclo térmico relacionado con los motores; además de los sistemas de explosión a cuatro y a dos tiempos de los motores. INYECTORES Y SISTEMAS DE INYECCIÓN 48
  49. 49. Componente del sistema de inyección encargado de la inyección del combustible al interior del cilindro o al conducto de admisión del mismo o a la cámara de pre combustión en el caso de los motores diésel. El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina procedente de la línea de presión dentro del conducto de admisión, es en esencia una refinada electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de Veces sin escape de combustible y que reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN Este sistema consta fundamentalmente de una bomba de desplazamiento positivo con capacidad para inyectar cantidades variables de combustible dada por un diseño especial de los émbolos y con un émbolo por inyector o cilindro del motor. El otro componente importante es el inyector propiamente dicho encargado de la inyección directamente en la cámara de combustión (inyección directa) o en una cámara auxiliar (inyección indirecta). 49
  50. 50. El motor diésel diseñado por Rudolph Diese en 1892.-Basa su funcionamiento teórico en un motor de cuatro tiempos, en el ciclo motor diésel diseñado por Rudolph Diésel en 1892. Basa su funcionamiento teórico en un motor de cuatro tiempos, en el ciclo de admisión durante la carrera descendente (admisión) el pistón aspira un volumen de aire, que ingresa en una cámara, cuando el pistón sube comprime el aire hasta alcanzar unos 30 a 55 bar en los motores de aspiración o a unos 80 a 110 bar en los motores sobrealimentados, durante esta fase de compresión, el aire se calienta hasta alcanzar Unos 700 a 900ºC.-Esta temperatura resulta suficiente para provocar el autoencendido del combustible que se inyecta pulverizando y produce una combustión del gasóleo, que luego al expandirse durante la carrera útil de trabajo entrega trabajo, hasta que finalmente en la carrera ascendente se eliminan los gases de la combustión y el ciclo se inicia nuevamente. La bomba de inyección se acompaña de un circuito de alimentación que le suministra combustible (figura inferior). Este circuito tiene un depósito de combustible (1) que está compuesto de una boca de llenado, de un tamiz de tela metálica, que impide la entrada al depósito de grandes impurezas que pueda contener el combustible. El tapón de llenado va provisto de un orificio de puesta en atmósfera del depósito. La bomba de alimentación aspira el combustible del depósito y lo bombea hacia la bomba de inyección a una presión conveniente, que oscila entre 1 y 2 bar. El sobrante de este combustible tiene salida a través de la válvula de descarga situada en la bomba de inyección y también puede estar en el filtro, retornando al depósito. Esta válvula de descarga controla la presión del combustible en el circuito. En vehículos donde la distancia y la altura del depósito con respecto a la bomba de inyección estén muy alejados, se instala una bomba de alimentación (2), normalmente esta bomba se encuentra acoplada a la bomba de inyección. Según las condiciones de funcionamiento del motor y de sus características constructivas, se requieren distintos sistemas de alimentación de la bomba de inyección, como se ve en la figura inferior. Si el filtro de combustible esta en las proximidades inmediatas del motor, pueden formarse burbujas de gas dentro del sistema de tuberías. Para evitar esto resulta necesario "barrer" la cámara de admisión de la bomba de inyección. Esto se consigue instalando una válvula de descarga (6) en la cámara de admisión de la bomba de inyección. En este sistema de tuberías, el combustible sobrante vuelve al depósito de combustible a través de la válvula de descarga y de la tubería de retorno. Si en el vano del motor hay una temperatura ambiente elevada, puede utilizarse un circuito de alimentación como el representado en la figura inferior derecha. En este circuito el filtro de combustible va instalada una válvula de descarga (7) a través de la cual una parte del combustible retorna al depósito del mismo durante el funcionamiento, arrastrando eventuales burbujas de gas o vapor. Las burbujas de gas que se forman en la cámara de admisión de la bomba de inyección son evacuadas por el combustible a través de la tubería de retorno. El barrido continuo de la cámara de admisión refrigera la bomba de inyección e impide que se formen burbujas de gas.  SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL DIRECTA: Bajo esta denominación se encuadran los motores en los que la combustión del gas-oíl se realiza directamente sobre la cámara ubicada en la propia cabeza del pistón. La forma de la cámara de combustión se realiza con un diseño apropiado, para generar turbulencias con ayuda del movimiento ascendente del pistón se facilita la formación de la mezcla y la combustión de la misma.-Gracias a disponer cada vez de mayores presiones de inyección aumenta la calidad y la formación de la mezcla controlada por el chorro de inyección. 50
  51. 51.  SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL INDIRECTA: Este procedimiento se caracteriza por la existencia de una cámara auxiliar casi esférica dispuesta a un lado de la cámara de combustión principal.-La cámara auxiliar está conectada con la cámara de combustión principal por medio de un canal de inyección que desemboca tangencialmente sobre el centro de la cabeza del pistón.-Se consigue una combustión más suave y progresiva frente a los sistemas de inyección directa, por el contrario la presión de inyección, y la potencia del motor están más limitados frente a los sistemas de inyección directa. TIPOS DE SISTEMAS DE INYECCIÓN BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA Estas bombas disponen por cada cilindro del motor de un elemento de bombeo que consta de cilindro de bomba y de émbolo de bomba.-El émbolo de bomba se mueve en la dirección de suministro por el árbol de levas accionado por el motor, y retrocede empujado por el muelle del émbolo.Los elementos de bomba están dispuestos en línea.La carrera del émbolo es invariable, para hacer posible una variación del caudal de suministro, existen en el émbolo aristas de de mando inclinadas, de forma tal que al girar el émbolo mediante una varilla de regulación, resulte la carrera útil deseada. Entre la cámara de alta presión de bomba y el comienzo de la tubería de impulsión, existen válvulas de presión adicionales según las condiciones de inyección. Estas válvulas determinan un final de inyección exacto, evitan inyecciones ulteriores en el inyector y procuran un campo característico uniforme de bomba. BOMBA DE INYECCIÓN EN LÍNEA ESTÁNDAR PE El comienzo de suministro queda determinado por un taladro de aspiración que se cierra por la arista superior del émbolo. Una arista de mando dispuesta en forma inclinada en el émbolo, que dejas libre la abertura de aspiración, determina el caudal de inyección. La posición de la varilla de regulación es controlada con un regulador mecánico de fuerza centrífuga o con un mecanismo actuador eléctrico. 51
  52. 52. BOMBA DE INYECCIÓN EN LÍNEA CON VÁLVULA DE CORREDERA. Esta bomba se distingue de una bomba de inyección en línea convencional, por una corredera que se desliza sobre el émbolo de la bomba mediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa, y con ello también el comienzo de suministro o de inyección. La posición de la válvula corredera se ajusta en función de diversas magnitudes influyentes. En comparación con la bomba de inyección en línea estándar PE, la bomba de inyección en línea con válvula de corredera tiene un grado de libertad de adaptación adicional. FUNCIÓN DEL INYECTOR 52
  53. 53. La función es la de producir la inyección de combustible líquido finamente pulverizado en el momento indicado y en la cantidad justa de acuerdo al régimen de funcionamiento del motor. De acuerdo a la secuencia de encendido de un motor, el inyector, inyecta cierta cantidad de combustible a alta presión y finamente pulverizado en el ciclo de compresión del motor, el cual, al ponerse en contacto con el aire muy caliente, se mezcla y se enciende produciéndose la combustión. Un inyector es un dispositivo utilizado para bombear fluidos utilizando el efecto Venturi. Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta velocidad y baja presión convirtiendo su energía potencial en energía cinética. En esta zona de baja presión se mezcla con el fluido que se quiere bombear y le imparte energía cinética (velocidad). A continuación ambos fluidos mezclados entran por otra boquilla donde la energía cinética vuelve a convertirse en potencial, disminuyendo la velocidad y aumentando la presión. El fluido bombeado puede ser o líquido o gaseoso y, en algunos casos puede llevar sólidos en suspensión. En todos los casos el fluido propulsor y el bombeado salen totalmente mezclados a la salida del inyector. Una de las aplicaciones más frecuentes del inyector es en la Inyección de combustible en los motores termodinámicos Aparte del ya indicado para calderas de vapor, se utilizan bombas de inyector para bombear diésel que podrían dañar otro tipo de bombas. También se usan inyectores para hacer disoluciones ya que los fluidos se mezclan muy eficientemente en el inyector. Como ejemplo se puede citar la carbonatación de bebidas carbónicas donde la bebida sin carbónico se inyecta a alta presión y arrastra el gas carbónico que se disuelve inmediatamente por lo que a la salida del inyector se obtiene bebida ya carbonatada. INYECTORES: 53
  54. 54. Su misión es la de introducir el carburante a gran presión en el interior de las cámaras de combustión del motor. Están unidos a través de un tubo metálico a los porta-inyectores, que mediante unas bridas van unidos a la culata. Hay tantos inyectores como número de cilindros tiene el motor. La parte que asoma al cilindro termina en uno o varios orificios calibrados, que son cerrados por una válvula cónica por la acción de un resorte.El gasoil que entra en el inyector enviado a presión por la bomba, llega a la punta del inyector venciendo la resistencia de la válvula, a la que abre, y penetra en el cilindro. Cuando cesa la presión en la tubería de llegada la válvula cónica cierra la comunicación al cilindro. Existen dos tipos principales de inyectores:  De espiga o tetón  De orificio El inyector de espiga, tiene la válvula terminando en forma de espiga que sale y entra en el orificio de paso del gasoil al cilindro, siendo difícil que se tapone. El cierre se efectúa por la parte cónica que lleva por encima de la espiga o tetón. Es empleado particularmente en motores de combustión separada o cámara auxiliar y en general en todos los que el aire comprimido tiene una gran turbulencia. La presión de inyección oscila entre 60 y 150 atmósfera. 54

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