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Laboratorio de Autotrnica

INYECCION DIRECTA COMMON RAIL PARA MOTORES A DIESEL

DL AM16

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Este Training Software dedicado a la inyeccin electrnica common rail en los motores Diesel, est estructurado as:

DL AM16 : Common Rail Direct Injection for Diesel Engine

El motor Diesel antes del Common Rail

El motor Diesel

Instalaciones auxiliares para el arranque del motor Diesel

La dosificacin del carburante en el motor Diesel

La regulacin electrnica de la bomba de inyeccin en lnea

Composicin y anlisis de los gases de escape en el motor Diesel

Motores Diesel Common Rail de Inyeccin Directa

La inyeccin directa en los motores Diesel

El motor Diesel Common Rail y las Emisiones

Vehculos equipados con motor Diesel Common Rail

El Panel Simulador mod. DL AM16 permite el estudio, la experimentacin y la investigacin de los desperfectos, en relacin a los sistemas de inyeccin de los motores diesel HDI (CDI CR) que, de manera similar a lo que sucede para los motores de inyeccin de gasolina tradicionales, donde sin embargo la presin del combustible es slo de pocos bar, utilizan una bomba de alta presin (hasta los 1500 bar) y un nico conducto (common rail) para conectar la bomba misma a cada uno de los electroinyectores comandados electrnicamente, e individualmente, para el instante de inicio y la duracin de la inyeccin. En el motor diesel convencional la velocidad de rotacin del motor regula la presin en los inyectores y, adems, presin e inyeccin resultan estrechamente vinculadas, ya que slo cuando la presin supera un determinado umbral ocurre la apertura mecnica del inyector. Las ventajas del common rail resultan, por lo tanto, bastante evidentes:

alta presin tambin en bajos regmenes; ptima pulverizacin y dispersin del combustible; aumento del par motor; reduccin del ruido; reduccin de los consumos y las emisiones.

Los resultados obtenidos, con los motores diesel de inyeccin directa common rail, son tales que hacen prever que dentro de unos diez aos los motores diesel a precmara estarn destinados a desaparecer. La instalacin completa, para motor diesel de inyeccin directa common rail, es reproducida en el panel mediante sinptico a colores que permite un anlisis completo del circuito del combustible, del circuito elctrico/electrnico de control y regulacin, y de todos los componentes relativos a ellos.

Es posible simular el comportamiento de componentes y circuitos, en base a condiciones operativas que estudiantes y maestros pueden administrar directamente en el panel o a travs de la computadora. Esta ltima mantiene constantemente bajo control la simulacin en acto, visualizando su desenvolvimiento mediante seales e indicadores analgicos y digitales; de tal modo que el estudiante, por medio de oportunas mediciones y tests, puede proceder a la investigacin de los desperfectos. El software dado est organizado en lecciones oportunamente balanceadas entre teora, prctica experimental, investigacin de desperfectos y tests.

El Panel simulador Mod. AM16 puede ser utilizado por el Docente para la explicacin a los estudiantes.. Sus dimensiones y la riqueza del panel sinptico hacen de l un eficaz medio de aprendizaje.

El Panel Simulador Mod. AM16 puede ser utilizado por los alumnos para el estudio individual y en grupos. El software en su conjunto y la documentacin guan al alumno en el estudio y en la ejecucin de los ejercicios de simulacin. El Docente puede adems introducir desperfectos en el sistema y aplicar as al estudiante ejercicios de Investigacin de desperfectos, particularmente importantes para la formacin de tcnicos de mantenimiento.

Por motor Diesel se entiende un motor de pistones con formacin de mezcla interna y, por lo tanto,heterognea y con autoencendido. El motor Diesel es un motor constructivamente similar al motor de ciclo Otto. Puede funcionar slo si se alimenta por un sistema de inyeccin de carburante a alta presin. El carburante viene dosificado, comprimido a elevada presin y enviado a pulverizadores especialesque lo inyectan directamente en la cmara de combustin. En la fase de compresin, el aire viene comprimido entre los 30 y los 55 bar alcanzando unatemperatura entre 700 y 900 C. La fuerte velocidad del carburante y las elevadas temperaturas del aire en cmara, debidas aelevadas relaciones de compresin, hacen que el combustible se autoencienda, sin necesidad de unsistema auxiliar de encendido, poco antes del trmino de la compresin en proximidad del puntomuerto superior.

Si se debiese inyectar el carburante con sistemas a baja presin, en el colector de admisin, como enlos motores a gasolina, no se lograra provocar el encendido. Adems si se alimentase un motorDiesel con gasolina, en el instante de la inyeccin, la gasolina detonara a causa de las altastemperaturas y presiones presentes en la cmara de combustin.

Il ciclo de trabajo del motor Diesel si divide in:

1) fase de admisin (figura 1);

2) fase de compresin (figura 2),

3) fase de combustin o trabajo (figura 3);

4) fase de escape (figura 4).

El recambio de los gases de escape con aire fresco se obtiene a travs de vlvulas de admisin y deescape, del mismo modo que en los motores de ciclo Otto.

1.1.1 Principio del motor Diesel

Fig. 1: Fase de admisin

La vlvula de admisin est abierta y la de escape est cerrada.

El pistn, en su carrera descendente, admite slo aire fresco.

Los combustibles lquidos usados para la alimentacin de los motores Diesel, los gasleosson hidrocarburos que se obtienen por la destilacin de los aceites minerales brutos.

Fig. 2: Fase de compresin

La vlvula de admisin est cerrada y la de escape est abierta.

El pistn, en su carrera ascendente, comprime el aire con una relacin de compresin 1:20 - 1:25.

El aire se calienta a una temperatura comprendida entre 700 y 900'C.

Poco antes de que el pistn alcance el punto muerto superior viene inyectado el carburante en cmara de combustin y tiene as inicio la fase de

combustin o de trabajo.

Fig. 3: Fase de trabajo

La vlvula de escape est cerrada y la de admisin est cerrada.

El aumento de presin debido al carburante que quema empuja al pistn hacia abajo.

Es importante que se obtenga el mximo de presin cuando el pistn est en el punto muerto superior de modo que se pueda usar al mximo la fuerza de empuje de la combustin de los gases.

Fig. 4: Fase de escape

La vlvula de escape est abierta y la de admisin est cerrada.

El pistn, en su recorrido ascendente, empuja a los gases quemados hacia el exterior a travs de

la vlvula de escape abierta y el conducto de escape.

Despus de esta fase tiene de nuevo inicio la fase de admisin y el ciclo se repite.

Las principales caractersticas de un gasleo son: la inflamabilidad, el punto de fluidez, el peso especfico ed el poder calorfico. Por inflamabilidad se entiende la actitud del gasleo al encenderse ms o menos prontamentecuando viene inyectado en la cmara de combustin del motor. La medida de inflamabilidad est dada por el nmero de cetano (NC) generalmente comprendidoentre 40 y 70. Es llamado punto de fluidez la temperatura ms baja en la cual el gasleo puede an fluir. La densidad de los gasleos empleados en los motores Diesel de autotraccin est comprendidaentre 835 y 880 kg/m; el poder calorfico de los mismos vara en promedio desde 41500 a 44300kJ/kg.

En los procesos heterogneos el desarrollo de la combustin, as como la utilizacin del aireadmitido y por lo tanto, la presin media alcanzable, dependen de modo decisivo de la composicinde la mezcla.

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En la mezclas heterogneas la relacin aire/carburante Lambda cubre el campo que va desde airepuro en la zona externa del chorro (Lambda = infinito) hasta al carburante puro en el centro delchorro (Lambda = 0). Ms precisamente, ya que alrededor de cada gota del chorro de inyeccin se forma la mismatendencia para Lambda, y ya que la combustin tiene lugar (como en las mezclas homogneas) en el campo relativamente restringido de 0,3 < Lambda < 1.5, en las mezclas heterogneas es posible regular la carga mediante la cantidad de carburante alimentada.

Para que el gasleo se encienda es necesario que sea comprimido, nebulizado, hecho evaporar ymezclado con el aire. El carburante es comprimido por una bomba a alta presin e inyectado al final de la fase decompresin por el pulverizador. Las partculas de carburante que escapan del orificio (o de losorificios) del pulverizador penetran en el aire a alta velocidad y por lo tanto con fuerte friccinsobrecalentndose. stas se evaporan progresivamente mezclndose con el aire caliente en fuertemovimiento y formando una mezcla que se enciende espontneamente a aproximadamente 800 C.El proceso requiere cierto tiempo antes de que el carburante se encienda (el tiempo necesario paraque se desarrolle la presin y la temperatura de ignicin); entre ms tiempo sea ms carburante esinyectado antes de la ignicin.co. La combustin prosigue luego del encendido durante todo el tiempo sobrante de inyeccin. El aumento rpido de la presin al inicio de la combustin desarrolla un cierto ruido y un choqueque obliga a una construccin robusta de pistones, bielas y manivelas. Diversos y complejos son los factores que influencian la formacin de la mezcla y su sucesivacombustin.

Energa cintica del chorro del carburante Depende de la cada de presin en los orificios de inyeccin de los pulverizadores y determina, juntoal cono del chorro establecido en base a la geometra de los pulverizadores y a la velocidad de salidadel carburante, el campo de interaccin aire-carburante y la dimensin de las gotas dentro de esteespacio.

Energa trmica La energa trmica de las paredes de la cmara de combustin y del aire comprimido sirve para laevaporacin del carburante en capas o en gotas.

Forma de la cmara de combustin La forma de la cmara de combustin puede ser utilizada para la produccin de turbulencias(corriente de compresin) con la ayuda del movimiento de los pistones.

Movimiento de torsin del aire El movimiento del aire quemado inducido en la cmara de combustin, en su mayora bajo forma deuna corriente de torsin de un slido, mejora la afluencia de aire por el chorro de carburante y alejalos gases quemados, si la direccin del carburante y el sentido de rotacin del aire son ms o menosperpendiculares el uno con respecto al otro, y hay gotas debidas a la evaporacin. En la evaporacin en capas sobre la paredes, el movimiento rotatorio del aire sirve para eliminar lacapa de vapor y para separar trmicamente los gases quemados de los frescos. Las microturbulencias sobrepuestas a la corriente de torsin del cuerpo slido producen una rpidamezcla de carburante y aire. El movimiento rotatorio del aire viene producido o a travs de una particular configuracin del canalde admisin o bien dirigiendo una parte de la carga de los cilindros a una cmara adyacente derotacin simtrica (por medio de un canal con ingreso tangencial).

1.1.2 Composizione della miscela

Combustin parcial en una cmara adyacente La combustin parcial del carburante en una cmara adyacente produce una mayor presin respectoa la de la cmara principal, por lo cual, a lo largo de uno o ms canales de conexin los gasesquemados, en parte oxidados, y el carburante evaporado vienen forzados en la cmara decombustin principal, donde son luego mezclados intensamente con el residuo de aire quemadosobrante.

Por procesos a inyeccin directa se entienden todos aquellos procesos en los cuales se renuncia a lasubdivisin de las cmaras de combustin.

En el proceso de inyeccin directa no viene efectuada la preparacin de la mezcla en precmara. El carburante viene pulverizado con un chorro dirigido directamente sobre el pistn. La cmara de combustin se obtiene directamente en la corona del pistn (solucin hoy msdifundida) y tiene una forma particular que imprime en el aire en fase de compresin un movimientoe alta turbulencia (vrtice). Los procesos de nebulizacin, calentamiento, evaporacin, mezcla del carburante con el aire ycontempornea combustin deben suceder en rpida secuencia y muy rpidamente. Generalmente vienen adoptados pulverizadores con dos o ms orificios a diferencia de los motores aprecmara que utilizan inyectores con un slo chorro.

El uso de motores de inyeccin directa, destinados en el pasado para los camiones a causa de lasmayores potencias en juego, el peso del propulsor y las mayores dimensiones y peso de la bomba deinyeccin, interesan hoy al sector automovilstico y de los pequeos camiones (furgones, pequeosautobuses, pequeos camiones, etc.).

Proceso de inyeccin a chorro (figura 5) El proceso de inyeccin directa consiste en una amplia cmara de combustin en el pistn y en unpulverizador de 6-8 orificios centrado con respecto a esta cmara. Este aprovecha principalmente la energa de los chorros y trabaja sin rotacin de aire. Este proceso se emplea sobre todo en los grandes motores Diesel de marcha lenta, que funciona conelevada turbulencia del aire..

Proceso de combustin con pulverizador de ms orificios (figura 6) Este proceso presenta un pistn con cuenca que sirve como cmara de combustin de dimensionesreducidas y un pulverizador de 3-4 orificios centrado con respecto a dicha cmara. ste se emplea en la mayor parte de los motores para camiones en los que, para mejorar elaprovechamiento del aire y para aumentar la velocidad de formacin de la mezcla, junto a la energadel chorro de inyeccin se aplica un ulterior movimiento rotatorio en el canal de admisin. La fuerza de rotacin es elegida de modo que la mezcla aire-carburante que se forma en torno al

1.1.3 Inyeccin directa

Fig. 5 Forma de la cmara de combustin y disposicin de los inyectores para los

procesos de inyeccin directa sin rotacin de aire.

chorro de inyeccin, a travs del consiguiente flujo de rotacin del aire perpendicular respecto a ladireccin del chorro de inyeccin, pueda llenar durante el perodo de la inyeccin el segmento de lacmara de combustin hasta el chorro de inyeccin sucesivo. Si el segmento de la cmara de combustin no viene llenado completamente, esto va a expensas delaprovechamiento del aire y del rendimiento de potencia. Si la mezcla recubre una parte mayor del espacio entre los chorros, se verifica una mayor formacinde holln debida a una acumulacin local de carburante y a la falta de aire. Tanto el proceso de inyeccin a chorro como el de pulverizadores de ms orificios vienendenominados procesos de distribucin de aire.

Proceso M (figura 7) El proceso de combustin, con distribucin del carburante en las paredes, de la MAN (proceso M), con el cual el carburante vienen inyectado predominantemente en las paredes de la cmara de combustin, adems de que la energa del chorro de inyeccin aprovecha sobre todo el calor de las paredes de la cmara de combustin y el movimiento rotatorio del aire para formar la mezcla. Por tanto, el carburante es inyectado en las paredes en direccin de la corriente de rotacin, por medio de un pulverizador de orificio excntrico respecto a una estrecha cmara de combustin. Aqu forma una pelcula que evapora y que se mezcla intensamente con aire circulante en la cmara de combustin. Tal proceso aprovecha adecuadamente el aire y presenta bajos valores de humo en el escape.

Fig. 6 Forma de la cmara de combustin y

disposicin de los inyectores para los procesos de inyeccin con pulverizadores de ms

orificios con rotacin de aire.

Fig. 7 Forma de la cmara de combustin y disposicin

de los inyectores para el proceso MAN-M

Los procesos de combustin en cmaras adyacentes se adaptan particularmente a los pequeosmotores Diesel de marcha veloz, sobre todo a los de los coches. En este campo, por una parte, serequieren notables velocidades de formacin de la mezcla y un elevado aprovechamiento del aire y,por la otra, se debe buscar contener los costos, renunciando a los ms avanzados equipos deinyeccin para obtener altas energas en el chorro de inyeccin.

Proceso de cmara de combustin a turbulencia (figura 8) Este proceso se caracteriza por la presencia de una cmara de forma casi esfrica que se encuentraen los mrgenes de la cmara de combustin principal y que representa el 50% aproximadamente detodo el volumen de compresin. La cmara adyacente est conectada a la cmara de combustin principal a travs de un canal deinyeccin, que desemboca tangencialmente en la cmara y est dirigido hacia el centro del pistn. En la cmara adyacente estn instalados tambin los pulverizadores y las bujas de incandescencia(para el arranque). En la cmara de turbulencia durante la fase de compresin se verifica una corriente de aire vorticosaconsiderable, en la cual el carburante (anlogamente al proceso M) viene inyectado excntricamenteen la direccin de rotacin en las paredes de la cmara. Al inicio de la combustin la mezcla aire-carburante es empujada a la cmara principal (en elcilindro) a travs del canal de comunicacin que est puesto de una forma tangencial a la cmaraprincipal; aqu la mezcla se mezcla con el aire de combustin sobrante y termina de quemar. El proceso es adecuado para nmeros de revoluciones muy altos, hasta 5000 r/min-1, muestra una buena capacidad de aprovechamiento del aire y presenta escasas emisiones de humo. Ha sido adoptado principalmente para coches, por la suavidad de combustin y la elasticidad defuncionamiento.

Proceso a precmara (figura 9) El proceso a precmara se caracteriza por una cmara adyacente que se encuentra lo ms centralposible con respecto a la cmara de combustin principal y que presenta una porcentual decompresin del 25 35%. La combustin sucede velozmente y termina en la cmara principal pasando por una angostura queaumenta la velocidad de ingreso de los gases en expansin y en combustin. En precmara es colocado un deflector frente al chorro del pulverizador que divide el chorro y lomezcla intensamente con el aire. Este tipo de inyeccin puede llegar a presiones de escape de hasta 300 bar con combustionesrelativamente suaves y es usado por los motores de coches.

1.1.4 Combustin en cmaras adyacentes

Fig. 8 Forma de la cmara de combustin y disposicin de los inyectores para el

proceso de cmara a turbulencia

El arranque en bajas temperaturas se facilita por la presencia en precmara de una buja deprecalentamiento que se vuelve incandescente. La buja permanece tambin encendida hasta unminuto (depende de la temperatura del lquido de enfriamiento) despus del arranque del motor parafacilitar las primeras combustiones, reduce las emisiones nocivas y el ruido en la fase decalentamiento. La precmara est conectada a la cmara de combustin principal por medio de varios orificios, paragarantizar una absorcin la ms completa posible del aire contenido en la cmara de combustinprincipal, por parte de los gases combustibles que se liberan de la cmara. El proceso aprovecha adecuadamente el aire y es, por lo tanto, adecuado para un alto nmero derevoluciones.

Fig. 9 Forma de la cmara de combustin y disposicin de los inyectores para el

proceso a precmara

Entre el inicio de la inyeccin, el inicio de la preparacin de la mezcla, y el inicio de la reaccinexotrmica (ignicin del encendido) pasa un cierto tiempo: el retardo de encendido. Este depende de la inflamabilidad del carburante (nmero de cetano), de la relacin de compresiny, por lo tanto, de la temperatura final de compresin, as como tambin del tipo de preparacin dela mezcla elegido y del estado de carga del motor (temperatura de los componentes). La combustin que toma vida al inicio del encendido se subdivide en dos fases. En la fase de la "llama premezclada" se quema el carburante inyectado hasta el inicio del encendidoy mezclado con el aire. El carburante inyectado despus del encendido quema en cambio en una"llama de difusin", La porcentual de la llama premezclada a rpida combustin es principalmente responsable delaumento de presin y del ruido de combustin, as como tambin de la formacin de xido denitrgeno. La llama de difusin a combustin lenta causa, sobre todo, holln e hidrocarburos no quemados.

El proceso de propagacin del calor en la combustin de un motor Diesel depende directamente deltipo de formacin de la mezcla y puede ser ampliamente modificado variando los parmetros arribacitados.

1.1.5 Desarrollo de la combustin

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Dado que en los motores Diesel el carburante inyectado se inflama por autoencendido, el carburantedebe presentar buenas caractersticas de inflamabilidad (NC = 45....50). No obstante presente una alta relacin de compresin, durante el arranque (sobre todo en el arranqueen fro) pueden surgir problemas de encendido, ya que dado el bajo nmero de revoluciones delmotor, la compresin inicia solamente despus del cierre de la vlvula de admisin, es decir,despus del punto muerto inferior, por lo que vienen sensiblemente reducidos la relacin efectiva decompresin y la temperatura de compresin. Los componentes fros del motor favorecen la afluencia trmica del aire comprimido. A esto se aade que la preparacin de la mezcla es insatisfactoria para los bajos nmeros derevoluciones (gotas de carburante demasiado gruesas) y cuando el movimiento del aire es limitado. La predisposicin de un tiempo de evaporacin ms largo (inicio de inyeccin anticipado) y elaumento de la cantidad de carburante respecto a la cantidad a carga llena (preparacin de una mayorcantidad de carburante con bajo punto de ebullicin) pueden resolver slo parcialmente el problemadel arranque, ya que los componentes ms pesados que el carburante con una mayor temperatura deebullicin salen del motor en forma de humo blanco o azul. Los recursos que favorecen el arranque, tales como el aumento de temperatura con bujas deincandescencia, o los sistemas de arranque a llama, son por lo tanto necesarios sobre todo en losmotores pequeos.

Dado que, en los procesos heterogneos, gran parte de la preparacin de la mezcla sucede durante lacombustin, en la llama de difusin se verifica un enriquecimiento local y en parte, ya encoeficientes promedios de exceso de aire, un aumento de la emisin de humos negros. La relacin aire-carburante relativa a los lmites de emisin de humo establecidos por la leyrepresenta una medida para la calidad del aprovechamiento del aire. Los motores con cmaras adyacentes viajan en los lmites de emisin del humo con un exceso deaire del 10 ... 25%, los motores Diesel con inyeccin directa con 40 50%. Por lo tanto se debe observar que los motores Diesel de gran volumen deben viajar con un claroexceso de aire por motivos relacionados a la carga trmica de los componentes.

Ya que en la compresin heterognea se forma necesariamente holln, no se puede imaginar unmotor Diesel falto de holln. Se est por tanto trabajando en los filtros de regeneracin del holln para recoger y requemar elholln.

Dado que en los procesos de autoencendido el carburante evaporado en el proceso y mezclado conel aire quema en modo violento, estos procesos se caracterizan por una combustin "dura" con emisin, ms o menos relevante, de ruido. La emisin sonora puede ser limitada reduciendo el retardo de encendido (precalentamiento del airede admisin, sobrealimentacin, alta compresin) y/o reduciendo la cantidad de carburante aportadadurante el retardo de encendido (orificio calibrado de ahogamiento). No hay que confundir con esta tpica combustin dura al llamadolatido, que se verifica sobre todo en los campos medio e inferior del diagrama caracterstico de los motores Diesel y que es causadopor inconveniencias del sistema de formacin de la mezcla, como por ejemplo, pulverizadores queno tintinean o con costras, y que se expresan a travs de un ruido metlico intermitente.

La alta compresin de los motores Diesel necesaria para el arranque y para reducir el ruido y las notables presiones de combustin causada por el autoencendido requieren un motor relativamente complejo.

Ya que los procesos heterogneos se activan tambin en plena carga con exceso de aire, los motoresDiesel presentan, en general, una baja potencia especfica.

1.1.6 Problemas y lmites de la combustin

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1.1.7 Cuestionario A quale temperatura viene riscaldata l'aria durante la fase di compressione di un motore Diesel ?

Entre 700 e 900 C

Entre 400 e 500 C

Entre 800 e 1400 C

Quale parametro misura l'accendibilit del gasolio ?

El nmero de octano

El nmero de chetano

El nmero de cetano

Per quali valori di Lambda si ha la combustione Diesel ?

Para valores de Lambda comprendidos entre 0.9 y 1.1

Para valores de Lambda comprendidos entre 0.5 y 1.3

Para valores de Lambda comprendidos entre 0.3 y 1.5

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Los motores Diesel tienen dificultades en el arranque en fro. Las fugas y las prdidas de calor, con el aumento de la densidad del aire, disminuyen la presin y latemperatura final en modo tal que vuelven imposible el arranque sin medios auxiliares. El lmite de la temperatura depende de la estructura del motor. En los motores con cmara de combustin separada (precmara y cmara de turbulencia) comoayuda para el arranque se emplea una superficie caliente (buja de incandescencia) que se encuentraen la cmara de combustin adyacente. Los motores de cmara de combustin nica (inyeccin directa) trabajan con precalentamiento del aire admitido o con un carburante especial de alta calidad de ignicin, que se inyecta en el colectorde admisin.

Buja de incandescencia a perno Este tipo de buja ha sustituido ampliamente a todas las otras bujas de incandescencia. Sobre la superficie caliente del perno una parte del carburante inyectado se evapora y se inflama. El calor que se libera contribuye al arranque de la combustin. La buja de incandescencia a perno se caracteriza por una gran estabilidad, por un buen comportamiento en el arranque, y por una baja carga de la batera si es debidamente controlada. Con la buja de incandescencia a perno son suficientes, en la mayor parte de los casos, cierto tiempo de precalentamiento de 4 .... 10 s. Las bujas de incandescencia a perno son unipolares, a excepcin de pocos tipos particulares. La instalacin en el motor y la conexin elctrica (todas las bujas son conectadas en paralelo) es, en consecuencia muy fcil. El corazn de la buja de incandescencia a perno (figura 10) est formado por un cuerpo calentador tubular, que sostiene en la parte interna de un tubo un filamento incandescente en xido de magnesio. Este filamento est compuesto por una espiral incandescente situado sobre la punta del perno (resistencia no dependiente de la temperatura) y por una espiral de regulacin conectada en serie con comportamiento PTC.

Disponiendo y dimensionando las espirales incandescentes y de regulacin, se logra calentarvelozmente estas bujas de incandescencia a perno a la temperatura necesaria para el arranque, sinsuperar (en caso de que la buja no sea desinstalada a tiempo) la temperatura admitida.

1.2.1 Las bujas de incandescencia y de llama

Fig. 10: Buja de incandescencia 1 Perno de conexin 2 Dado cilndrico 3 Disco aislador 4 Empaquetadura 5 Carcasa

6 Rosca de conexin 7 Espiral de regulacin 8 Sede cnica de resistencia 9 Polvo aislante 10 Espiral incandescente 11 Tubo incandescente

La figura 11 describe las tendencias de temperatura y corriente en funcin del tiempo deprecalentamiento.

Buja de llama Con la buja de llama, el aire admitido se calienta mediante la combustin del carburante. El carburante se transporta a la buja, normalmente a travs de una vlvula magntica, desde la bomba de alimentacin del carburante de la instalacin de inyeccin. En la conexin de la buja (figura 12) hay un filtro y un dispositivo de dosificacin. Este ltimo hace fluir una cantidad de carburante determinada en base al tipo del motor. El carburante se evapora en un tubo de evaporacin situado alrededor del perno de incandescencia y se mezcla con el aire admitido. La mezcla se inflama sobre la parte frontal del perno con una temperatura superior a 1000 C.

Comando de los dispositivos auxiliares para el arranque En las bujas de llama el estado de disponibilidad en el arranque (en su mayora mediante un interruptor bimetlico) se seala mediante una luz indicadora. El interruptor bimetlico fue sustituido en los coches Diesel por el comando de las bujas de pernode incandescencia, mediante una centralita para el comando de la duracin del calentamiento. Esta(figura 13) ofrece las siguientes ventajas:

indicacin exacta de los tiempos breves de precalentamiento

proceso de arranque similar al de los motores de ciclo Otto

Fig. 11: Tendencia de temperatura y corriente de las bujas de incandescencia en dependencia

del tiempo di precalentamiento 1 Tendencia de la temperatura

2 Tendencia de la corriente

Fig. 12: Buja de llama 1 Dosificacin carburante 2 Alimentacin carburante

3 Filtro 4 Rosca de conexin

5 Hermetizado 6 Carcasa

7 Tubo evaporador con filtro 8 Perno incandescente 9 Manguito de la llama

posibilidad de ordenar un nuevo precalentamiento

dispositivos de proteccin electrnica para las bujas de incandescencia

Fig. 13: Sistema de arranque para motor Diesel con centralita comando duracin precalentamiento 1 Batera 2 Starter 3 Conmutador incandescencia arranque 4 Centralita comando precalentamiento

5 Proteccin contra sobretensiones y cortocircuito 6 Electrnica de medicin del tiempo de precalentamiento 7 Resistencia 8 Bujas de incandescencia 9 Luz indicadora de arranque

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1.2.2 Cuestionario Cul de las siguientes afirmaciones es verdadera?

Los motores Diesel no tienen nunca dificultades de arranque

Los motores Diesel tienen dificultades de arranque en fro

Los motores Diesel tienen siempre dificultades de arranque

Con las bujas de incandescencia a perno, son suficientes, en la mayor parte de los casos, tiempos de precalentamiento de:

4 .... 10 segundos

1 .... 30 segundos

3 .... 50 segundos

Con la buja de llama ..

... El aire admitido se calienta mediante resistencia elctrica

... El aire admitido se calienta mediante compresin

... El aire admitido se calienta mediante la combustin del carburante

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Para obtener una buena preparacin de la mezcla el gasleo debe ser surtido por el pulverizador almotor Diesel, a una presin muy elevada (motores a precmara: 10 350 bar; motor de inyeccin directa: hasta los 1000 bar). Por este motivo la cantidad de carburante debe ser dosificada con una precisin de pocos milmetroscbicos por cada inyeccin. Para obtener el compromiso ptimo entre consumo de carburante y ruido (duracin defuncionamiento) del motor Diesel es necesaria una presin de inicio de inyeccin hasta 1 dimanivela. Para optimizar el inicio de la combustin y para compensar la influencia del ciclo de la onda depresin en la tubera de inyeccin se emplea un corrector anticipo inyeccin, que anticipa el iniciode descarga de la bomba con el crecer del nmero de los revoluciones. En casos particulares seprev tambin un comando dependiente de la carga En el motor Diesel la cantidad de aire admitidoen cada fase de admisin permanece casi constante al variar del nmero de revoluciones y de lacarga motor. Por tal motivo se dosifica slo la cantidad de carburante adecuada a la carga y alrgimen, sin regulacin del aire admitido. Manteniendo fija la posicin del asta del regulador, el nmero de revoluciones de un motor Dieselno cargado, puede aumentar hasta su autodestruccin. Por tanto es necesario un regulador de nmero de revoluciones con limitacin del nmero mximode revoluciones. En base a cuanto se describe, es evidente que cada condicin de funcionamiento requiere:

La cantidad adecuada de carburante

La inyeccin en el momento ms adecuado

La presin de descarga ms adecuada

La inyeccin en el punto adecuado (de modo estable en el tiempo incluso despus de miles de millones de ciclos).

Para la dosificacin de carburante deben ser tenidas en consideracin, adems de todas lasnecesidades arriba descritas, tambin otros lmites de funcionamiento impuestos por el motor o porel vehculocomo por ejemplo:

lmite de emisin de partculas (humo negro y holln)

lmite de emisin de los gases de escape

lmite de presin de la combustin

lmite del nmero de revoluciones del motor

Limite di emissione dei fumi En el motor Diesel la mezcla aire carburante sucede, como hemos visto, durante la combustin. No obstante el motor funcione siempre con un exceso de aire, se forman localmente en cmara de combustin mezclas particularmente ricas con consiguiente emisin de humo negro e hidrocarburos sin quemar. El motor de precmara debe funcionar con un exceso de aire del 10 al 25% (mnimo), mientras que el motor de inyeccin directa debe funcionar con un exceso de aire del 40 al 50%. Los funcionamientos bajo estos valores lmite se arriesgan a la emisin de humo negro e hidrocarburos sin quemar (HC).

1.3.1 Condiciones de funcionamiento

Limite di emissione dei gas di scarico Como para los motores a gasolina, tambin para el motor Diesel, el aumento de temperatura de los gases en cmara de combustin provoca un aumento de reaccin del nitrgeno presente en el aire, con aumento de los xidos de nitrgeno (NOx) emitidos.

Lmite de la presin de combustin El carburante evaporado por el pulverizador y mezclado con el aire quema imprevistamente con desarrollo de un elevado valor de presin (casi una onda de choque). Se habla en efecto de combustin dura de los Diesel, y el ruido metlico emitido por el motor se desarrolla precisamente en cmara de combustin a causa del improviso aumento de la presin. La potencia y las fuerzas puestas en juego provocan esfuerzos en los pistones, las bielas, las manivelas, cojinetes, etc. que imponen una adecuada construccin robusta y, sobre todo, un control preciso de las presiones desarrolladas. Las presiones en cmara de combustin dependen en primer lugar, de la presin, de la cantidad y del modo de pulverizar el carburante, adems de, naturalmente, la relacin de compresin del motor.

Lmite del nmero de revoluciones del motor En el motor Diesel no se regula el aire en entrada (el colector de admisin es libre) pero vieneregulada la cantidad de carburante en cada inyeccin. Para aumentar el nmero de revoluciones del motor basta aumentar la cantidad de carburanteinyectada. Si el motor no tiene una adecuada carga de par el aumento de carburante provoca un fuerte aumentode nmero revoluciones, y si el carburante no est correctamente limitado a la condicin deejercicio, el motor se va, en otras palabras puede autodestruirse. El motor Diesel requiere por lo tanto un limitador de revoluciones mximo proporcionado a laresistencia de sus rganos mecnicos. Para adaptar el nmero de revoluciones a las condiciones de funcionamiento, el pedal del aceleradoracta sobre la dosificacin de carburante mediante un apropiado regulador de nmero derevoluciones del mximo y del mnimo, o bien mediante un regulador de todos los nmeros derevoluciones.

Adaptacin en el arranque El arranque del motor Diesel ocurre con el arrastre por parte de un motor elctrico hasta la velocidad adecuada para desarrollar temperaturas y presiones suficientes para el encendido espontneo del carburante pulverizado. La temperatura de encendido necesaria para el carburante Diesel es de aproximadamente 220 C. Esta temperatura debe ser obtenida en cmara de combustin incluso con temperaturas externas muy bajas y con la mnima velocidad posible de arrastre. Durante el arranque en fro se tienen prdidas de calor durante todo el proceso de compresin. En los motores a precmara adems, las prdidas son mayores por la mayor superficie dispersante de la precmara. En fro es incompleto el velo de aceite sobre las paredes del cilindro, con consiguiente menor compresin que en caliente y por lo tanto, menor temperatura al final de la fase de compresin. Las fricciones del propulsor son mayores a causa de la reduccin de los juegos mecnicos y del aumento de viscosidad del aceite de lubricacin. El nmero de revoluciones del motor del arranque es bajo, a causa de la cada de tensin de batera debida al fro. El gasleo forma cristales de parafina, a temperaturas bajo 0 C, que atascan los filtros. Para remediar estos inconvenientes se puede recurrir a las siguientes modificaciones:

dispositivo de precalentamiento (para los motores a precmara)

adaptacin de carburante

adaptacin de la inyeccin

Los dispositivos de precalentamiento han ya sido objeto de estudio en la leccin precedente. El carburante Diesel se produce tambin en versin invernal que garantiza un funcionamiento hasta -23 C. Como alternativa se puede mezclar gasolina con el gasleo en proporcin del 10 al 20%. La adaptacin de la inyeccin consiste en un aumento de la dosificacin en el arranque paracompensar las prdidas por condensacin y en un aumento del anticipo de inyeccin respecto alpunto muerto superior, para compensar un mayor retardo de ignicin de la combustin.

Rgimen del mnimo El rgimen del mnimo y la carga parcial inferior son puntos crticos de funcionamiento para elDiesel. En este campo de funcionamiento la cmara de combustin est relativamente fra (tambin con elmotor a temperatura de rgimen) porque la inyeccin de combustible es mnima y la cantidad de airefresco admitido mxima. Los motores a precmara son mayormente penalizados por las mayores perdidas de calor de lacombustin por irradiacin debido a la mayor superficie de la cmara con consiguiente disminucinde la temperatura de combustin. La cantidad de carburante a inyectar para garantizar un funcionamiento del motor a bajo nmero derevoluciones es mnima y en consecuencia las fases caractersticas (inicio inyeccin, retardo deignicin y post descarga) deben ocurrir en el tiempo ms breve posible. La fase post descarga, es decir la cantidad de gasleo inyectada despus del estmulo de lacombustin, se reduce prcticamente a cero. Para garantizar una buena mezcla y una emisin mnima de humos es necesaria una combustin conbrusco aumento de la presin, o sea, dura. Se obtienen resultados de control de la presin en cmara de combustin con el control de lavelocidad del levantamiento de la aguja del pulverizador; una lenta apertura y un brusco cierregeneran un control de la combustin sin picos de presin (figura 14).

1.3.2 Adaptacin del proceso de inyeccin en las condiciones de funcionamiento

Las vlvulas de descarga colocadas al inicio de cada uno de los tubos de inyeccin contribuyen aobtener esta finalidad.

Rgimen de carga llena El valor mximo del par de un motor Diesel se tiene aproximadamente a la mitad del nmero derevoluciones mximo admitido por el motor (nmero de revoluciones nominal). El par mximo requiere la adaptacin de la inyeccin y a tal propsito se adoptan sistemas deadecuacin mecnica, neumticos e hidrulicos (en la bomba, en las vlvulas de descarga, en lostubos, en los porta pulverizadores y en los pulverizadores). Dada la alta presin y el breve tiempo de descarga, el carburante no se puede considerar yaincomprimible. Los procesos de inyeccin no se desarrollan por tanto estticamente, es decir en base a las leyes decompresin geomtrica, ms bien ocurren dinmicamente, en base a las leyes acsticas. El pistn de la bomba del sistema de inyeccin se mueve de abajo hacia arriba (figura 15). Despus del levantamiento el pistn cierra el orificio de comando y comienza a comprimir elcarburante en la cmara a alta presin. La presin creciente abre la vlvula de descarga y se tiene una onda de presin que pasa sobre elpulverizante a la velocidad del sonido (aproximadamente 1400 m/s). A la obtencin de la presin de apertura del pulverizador la aguja del pulverizador se alza de la sedevenciendo la fuerza del resorte antagonista, liberando el orificio de salida para el carburante endireccin de la cmara de combustin del motor.

Fig. 14 Tendencia de la presin P en cmara de

combustin y de la levantamiento h de la aguja del pulverizador en funcin del ngulo del

rbol motor

X ngulo del rbol motor respecto al punto muerto superior

Y presin P y levantamiento de la aguja h

PMS = punto muerto superior a = aumento rpido de la presin di compresin

b = aumento de la presin controlado

Fig. 15 Lado a alta presin de la bomba de inyeccin

1 Elemento bombeante 2 Armazn bomba de inyeccin

3 Vlvula de descarga 4 Enlace portavlvula 5 Tubera de inyeccin

6 Portapulverizador 7 Pulverizador 8 Monobloque

La alimentacin se termina cuando el pistn de la bomba libera nuevamente el orificio de comandocon la hlice de regulacin inferior. En un primer momento la presin a nivel de la bomba se derrumba; la vlvula de descarga se cierra. Luego, el cuello del mbolo, que funciona como un pequeo pistn en el gua-vlvula, aspira nuevamente una pequea cantidad de carburante de la tubera de inyeccin. En consecuencia la presin se derrumba tambin en la tubera y el pulverizador se cierra velozmentey con exactitud. El volumen de distensin se mide en base a los siguientes criterios:

el pulverizador debe cerrarse velozmente y sin goteos

las oscilaciones residuales en las tuberas deben ser atenuadas, de modo que, por una parte, laspuntas de presin no puedan causar ya una segunda apertura de los inyectores y, por otra, lasondas de depresin no produzcan ningn dao de cavitacin.

En los sistemas de inyeccin a alta presin con funcionamiento veloz esto no es siempre posible. Por tanto en ellos se emplea una vlvula de compensacin a volumen constante con angostura de la corriente de regreso (figura 16).

El disco perforado del estrechamiento del flujo de retorno libera en direccin de alimentacin unagran seccin, mientras en direccin de reflujo el pequeo orificio atena el proceso de distensin ylas oscilaciones de presin. Si se desea una presin de inyeccin todava mayor, se debe utilizar una llamada vlvula a presin constante, en la cual a travs de una vlvula con una grande seccin, tiene lugar la alimentacin y atravs de una segunda vlvula de no retorno en la direccin de flujo opuesta, con pequeo orificio deestrechamiento, ocurre una compensacin de la tubera hasta una presin estable predeterminada.

Inicio inyeccin El inicio descarga y el inicio inyeccin no son contemporneos a causa de los retardos de transmisin de los tubos, de las vlvulas de descarga y de la inercia del levantamiento de la aguja. Con el trmino inicio descarga se hace referencia al inicio de la descarga de carburante por parte de la bomba de inyeccin. El inicio descarga, a motor quieto, es ms sencillo de definir que el real instante de inicio inyeccin y es por esto que la colocacin de la bomba respecto al rbol motor (puesta en fase) se hace precisamente con el motor quieto. El inicio de la inyeccin influye notablemente sobre las temperaturas y presiones desarrolladas en cmara de combustin.

Fig. 16 Vlvula de descarga y enlace portavlvula

a = con restrictor de reflujo b = con vlvula a presin constante

1 Enlace portavlvula 2 Restrictor de reflujo

3 Volumen no utilizablee 4 Pistn de compensacin

5 Vlvula de descarga 6 Soporte de la vlvula

7 Vlvula de alimentacin 8 Orificio calibrado de estrechamiento

9 Vlvula de no retorno

Si la inyeccin ocurre demasiado antes la presin de combustin aumenta rpidamente y acta como fuerza que frena sobre el pistn en subida. Lo mismo ocurre en un motor de ciclo Otto si el encendido es demasiado anticipado. Una combustin demasiado retardada puede resultar incompleta y pueden en consecuencia aumentar los HC sin quemar en los gases de escape (figura 17). La combustin adems debe terminar antes que abra la vlvula de escape.

Los retardos en el estmulo de la combustin son diferentes en las diversas temperaturas, y elsistema requiere instantes de inicio inyeccin variables en funcin de la temperatura. Si se tiene un elevado nmero revoluciones, el retardo de inyeccin respecto al instante de descargade la bomba influye de modo mayor que si se tienen bajos regmenes. Por estos motivos es necesario prever un sistema que garantice una variacin de anticipo en funcindel nmero revoluciones (figura 18).

Duracin inyeccin Los diversos sistemas de inyeccin requieren tiempos de inyeccin diversos; el motor de inyeccindirecta necesita de ngulos de inyeccin de 25 a 30 atribuidos al rbol motor cuando gira al nmerode revoluciones nominal, mientras el motor de precmara necesita duraciones que van desde 35 a40.

Fig. 17 Banda de dispersin de las emisiones de NOx y HC en funcin del inicio inyeccin respecto al

punto ptimo (alfa) de inicio inyeccin

X inicio inyeccin Y emisiones de HC y NOx

Los grados son atribuidos al rbol motor

Fig. 18 Curvas caractersticas del inicio inyeccin

X nmero r/min Y inicio inyeccin antes del punto muerto

superior

A = arranque en fro B = carga llena

C = carga parcial

Un motor 4 cilindros 4 tiempos que gira a 4000 r/min se alimenta por una bomba que cumple 2000r/min; si el ngulo de inyeccin corresponde a 30 de rbol motor, la inyeccin corresponde a 15 derotacin de la bomba y a un tiempo de 1.25 ms. En la figura 19 est representado el consumo de carburante en funcin de la duracin de lainyeccin por diversos valores de anticipo para un motor sobrealimentado a precmara que gira a1600 r/min; el anticipo ideal en la figura es de 15 y la duracin de la inyeccin de 27.

La emisin de partculas est fuertemente influenciada por el anticipo, y menos por la duracin(figura 20).

La duracin de la inyeccin influencia tambin a la emisin de HC sin quemar; la duracin ideal enla figura 21 es de 28 con un anticipo de 15.

Fig. 19 Consumo de carburante en g/kWh en funcin

de la duracin de la inyeccin en grades motores para un motor sobrealimentado a

precmara a 1600 giri/min

X duracin inyeccin Y consumo de carburante

alfa = ngulo de anticipo inicio inyeccin en grades motores

Fig. 20 Emisin de partculas en g/h en funcin de la duracin de la inyeccin en grades motores

para un motor sobrealimentado a precmara a 1600 r/min

X duracin inyeccin Y partculas

alfa = ngulo de anticipo inicio inyeccin en grades motores

La duracin de la inyeccin incide de modo mnimo sobre las emisiones de los NOx que son encambio mayormente influenciadas por el anticipo. En general, a un aumento del anticipo corresponde un aumento de los NOx del motor. Durante la inyeccin el caudal de gasleo debe ser pequeo al inicio y grande al final. Terminada la pulverizacin, el inyector debe cerrarse rpidamente, de modo seguro (sin prdidas) yno reabrirse (no debe rebotar). El rebote provoca una breve reapertura con consiguiente introduccin de carburante a baja presinmal pulverizado, que por tanto no quema, y que provoca aumento de los HC sin quemar y emisinde humo negro.

Fig. 21 Emisin de HC en g/kWh en funcin de la duracin de la inyeccin en grades motores

para un motor sobrealimentado a precmara a 1600 r/min

X duracin inyeccin Y hidrocarburos HC

alfa = ngulo de anticipo inicio inyeccin en grades motores

El sistema de inyeccin es el conjunto de los rganos que sirven para introducir el combustible enlos cilindros del motor en la cantidad, en el momento y a la presin ms convenientes. En los motores Diesel veloces se usan aparatos de inyeccin mecnicos de presin intermitente, compuestos esencialmente (en la parte del sistema a alta presin) por una bomba de inyeccin y por un nmero de inyectores igual al de los cilindros del motor, y (en la parte del sistema a baja presin)por el circuito de alimentacin de la bomba de inyeccin. Este ltimo comprende un tanque, la bomba de alimentacin, las tuberas y filtros del combustible (figuras 22 y 23).

Los inyectores estn conectados a los elementos bombeantes de la bomba de inyeccin mediantetubos de acero de paredes gruesas y pequeo dimetro interno. La bomba de alimentacin aspira el combustible del tanque y lo manda a los elementos bombeantesde la bomba de inyeccin comprimido a 1 - 2 bar. Desde los elementos bombeantes el combustible se enva luego a los inyectores, en el momentojusto y en la cantidad deseada, a una presin muy elevada (100 - 250 bar). A travs de los inyectores el combustible, subdividido en pequesimas gotas, pasa entonces en loscilindros en las mejores condiciones para un rpido encendido en un regular desarrollo de lacombustin. Algunos motores Diesel estn dotados tambin de un dispositivo termoarrancador, particularmentetil para el arranque a bajas temperaturas; cuando el termoarrancador es instalado, el gasleo,proveniente de un apropiado tanque, pasa sobre una resistencia elctrica, se calienta y fluyevaporizado en el colector de admisin.

1.3.3 Sistema de inyeccin

Fig. 22 Esquema del aparato de inyeccin de un motor Diesel

1 Conducto introduccin carburante 7 Bomba de inyeccin del carburante2 Tanque del carburante 8 Vlvula reguladora de la presin3 Filtro 9 Inyectores4 Separadores de humedad 10 Conducto de retorno de los inyectores5 Bomba alimentacin carburante 11 Tornillo con orificio calibrado6 Filtro principal del carburante

Filtro carburante Dada la delicadeza de los rganos que componen el aparato de inyeccin, el gasleo debe ser cuidadosamente filtrado, de modo que proteja el sistema de la suciedad y el agua. A tal propsito estn normalmente instalados filtros de cartucho o de red en el tanque y en la entrada de la bomba de alimentacin, filtros con elementos filtrantes de papel o de tela entre la bomba de alimentacin y la bomba de inyeccin (figuras 24 y 25) y filtros de barra o de pastilla en la entrada de los inyectores.

En los filtros con dispositivos automticos de sealizacin del agua, una luz indicadora sealacuando se debe quitar el agua.

Fig. 23

Aparato de inyeccin de un motor Diesel, con regulador neumtico de la velocidad y variador de anticipo automtico

1 Conducto introduccin combustible 10 Bomba de mano2 Enlace tuberas con filtro de admisin 11 Bomba alimentacin combustible3 Indicador elctrico nivel 12 Bomba de inyeccin4 Tanque del termoarrancador 13 Regulador neumtico velocidad5 Inyectores 14 Filtro del combustible6 Termoarrancador 15 Tubera de admisin7 Tubera para comando neumtico velocidad 16 Tubera de escape de bomba 8 Difusor 17 Tubera de drenaje de los inyectores9 Variatore automatico anticipo

Fig. 24 Seccin de un filtro del combustible de

cartucho

1 Enlace entrada combustible 2 Enlace salida combustible

3 Fijado tapa- cuerpo 4 Empaquetaduras de resistencia

5 Manija extraccin cartucho 6 Masa filtrante del cartucho

Bomba de alimentacin La bomba de alimentacin aspira el gasleo del tanque y lo enva a la bomba de inyeccin. En los Diesel con bomba de inyeccin en lnea la bomba de alimentacin es siempre externa a labomba de inyeccin mientras que en las bombas distribuidoras giratorias la bomba de alimentacinest frecuentemente incorporada en la misma bomba de inyeccin. La bomba de alimentacin que abastece de nuevo de gasleo la bomba de inyeccin a mbologiratorio es normalmente a mbolo (figura 26). Usualmente es aplicada sobre la bomba de inyeccin y se acciona por un excntrico del rbol de staltima; en algunos casos la bomba de alimentacin est fija en la parte inferior del motor y escomandada por un excntrico del rbol de la distribucin. La bombita auxiliar de mano, de la cual la bomba de alimentacin est dotada, sirve para estimularla bomba de inyeccin en caso de vaciado de la misma por el agotamiento del combustible en eltanque o por otra causa.

Fig. 25 Filtros del combustible

A Elemento filtrante de papel B Elemento filtrante de tela

Fig. 26: Bomba de alimentacin

1 Tubera ingreso combustible 7 rbol a excntricos2 mbolo de la bomba a mano 8 Conducto de equilibrio3 Pomo para accionar mbolo 9 mbolo de la bomba4 Vlvula de descarga 10 Vlvula de admisin5 Tubera descarga combustible 11 Red filtro6 Rodillo de la puntera control bomba

Bomba de inyeccin Actualmente existen dos tipos principales de bombas:

las bombas de inyeccin en lnea (o de mbolos giratorios) con reguladores del nmerorevoluciones y del anticipo de tipo mecnico o electrnico, usadas principalmente paramotores de camin.

las bombas distribuidoras (a distributore rotante) con reguladores del nmerorevoluciones y de anticipo mecnico o electrnico usada para Diesel de automviles,furgones, y pequeos camiones de inyeccin directa o a precmara.

Las bombas de inyeccin en lnea (de mbolo giratorio) estn compuestas por un cuerpo en aleacinligera con tantos elementos bombeantes como cilindros del motor (figuras 27 y 28).

Estas bombas estn dotadas de un regulador de velocidad y de un variador de anticipo.

1.3.4 Bomba de inyeccin en lnea

Fig. 27

Sistema de inyeccin con bomba de inyeccin en lnea de regulacin mecnica (Bosch) 1 Tanque carburante 7 Portapulverizador con pulverizador2 Bomba de alimentacin 8 Tubera de retorno carburante3 Filtro carburante 9 Buja de incandescencia4 Bomba de inyeccin en lnea 10 Batera5 Variador de anticipo 11 Interruptor de arranque6 Regulador del numero de revoluciones 12 Centralita comando precalentamiento

Fig. 28

Bomba de inyeccin en lnea con regulador de velocidad y variador de anticipo (Fiat) 1 Asta dentada para regulacin caudal 7 Botn para arranque en fro2 Tubo llegada combustible 8 Vlvula de sobrepresin3 mbolo (pistn) elemento bombeante 9 Tubo escape exceso combustible

Cada elemento bombeante de la bomba consta de un cilindro y un mbolo o pistn (figura 29).

El cilindro est dotado de orificios de alimentacin radiales y est cerrado superiormente por una vlvula de descarga. El mbolo, dotado de aletas, se mueve en el cilindro con movimiento alternativo y con perfecta resistencia. En el recorrido hacia el punto muerto superior el mbolo es controlado, mediante una puntera a rodillo, por un excntrico del rbol de excntricos de la bomba; en el sucesivo recorrido de regreso es llevado de nuevo hacia abajo por un muelle de llamada a espiral. El recorrido del mbolo es constante y depende de la forma del excntrico. El rbol de excntricos recibe el movimiento del rbol motor por medio de engranajes.

En la cabeza del mbolo del elemento bombeante son obtenidos una ranura y una arista helicoidal (figuras 30 y 31).

4 Vlvula de descarga 17 Tornillo registro puntera5 Tubo combustible al inyector 18 rbol a excntricos6 Manguito con sector dentado 19 Rodillo de puntera

Regulador de velocidad centrfugo10 Abrazadera registro muelles del regulador 14 Leva de comando asta dentada regulador11 Muelle de regulacin del rgimen mximo 15 Muelle regulacin rgimen de par mximo12 Muelle de regulacin del rgimen mnimo 16 Masas centrfugas del regulador13 rbol con excntrico por leva de comando

Variador de anticipo automtico20 Brida acoplada sobre rbol excntricos 22 Muelle de llamada de las masas centrfugas21 Masas centrfugas 23 Manguito para conexin rbol bomba

Fig. 29 Elemento bombeante

1 Enlace portavlvula 2 Llenador

3 Muelle de la vlvula de descarga 4 Cilindro de la bomba 5 Vlvula de descarga

6 Orificio de admisin y de regulacin 7 Hlice de regulacin

8 Pistn o mbolo 9 Brjula de regulacin

10 Aleta del pistn 11 Muelle pistn

12 Disco para muelle 13 Puntera a rodillo

14 Leva

La cantidad de combustible a introducir por cada ciclo en el cilindro del motor se dosifica haciendofluir al tanque una parte del combustible movido por el mbolo bombeante. La variacin del reflujo, es decir la regulacin del caudal de la bomba, se obtiene haciendo girar losmbolos bombeantes alrededor de su propio eje por medio de un manguito y de un asta de regulacin comandada por el acelerador. En la parte inferior del manguito de regulacin se obtienen dos entalladuras verticales dentro de lascuales pasan las dos aletas del mbolo; sobre el mismo manguito, comnmente es acoplado unsector dentado que engrana con el asta de regulacin dentada o asta a cremallera; en algunos casos el manguito de regulacin est conectado al asta mediante una palanca o bien por medio de esferas. El desplazamiento del asta de regulacin determina por tanto la rotacin del manguito, el cual, a suvez, hace girar el mbolo sin obstaculizar el movimiento alternativo del mismo.

Construccin y Funcionamiento En la figura 31 se representa un elemento bombeante en las diversas fases de funcionamiento y regulacin. Cada elemento de bomba se compone de un cilindro y de un pistn (o mbolo); el juego entre los dos es de 3 5 micrmetros, por lo que se tiene un ptima conservacin sin empaquetadura tambin con alta presin y con un bajo nmero de revoluciones.

Fig. 30 Bomba de inyeccin en lnea

(seccin transversal)

1 Enlace portavlvula 2 Pieza de llenado

3 Vlvula de descarga 4 Elemento bridado

5 mbolo (pistn) de la bomba 6 Brazo de la palanca con cabeza esfrica

7 Asta de regulacin 8 Mango de regulacin

9 Aleta del mbolo 10 Muelle mbolo

11 Tapa para muelle 12 Puntera a rodillo

13 rbol de levas

Alimentacin completa Alimentacin parcial Alimentacin nula Inicio

alimentacin Fin

alimentacin Inicio

alimentacin Fin

alimentacin Punto muerto

inferior 1 Del vano aspirador 4 mbolo2 Al pulverizador 5 Hlice de regulacin (ranura transversal)3 Cilindro 6 Ranura longitudinal

Fig. 31 Comando de la descarga de la bomba de inyeccin en lnea

El cuerpo del pistn presenta una ranura longitudinal y una helicoidal que forma la arista de comando de la dosificacin de descarga. El carburante entra en el cilindro por dos orificios contrapuestos. En el recorrido de compresin del carburante el pistn es empujado hacia lo alto de una leva puesta sobre el rbol de levas de la bomba. El recorrido de descenso (admisin) se obtiene con un muelle. La lubricacin entre pistn y cilindro se asegura por el carburante (gasleo). El pistn puede ser girado en su sede mediante un asta a cremallera; con este propsito sobre el pistn se acopla un buje con sector dentado que embona con la dentadura del asta de cremallera (figuras 28 y 30). Desplazando el asta cremallera mediante el acelerador se giran los pistones dosificadores variando la dosificacin del modo siguiente (figura 31):

cuando el pistn se encuentra al PMI, el gasleo entra en el cilindro a travs de los orificios dealimentacin

en la subida el pistn cierra los orificios de alimentacin y empuja al gasleo a travs de lavlvula de descarga a los pulverizadores

la descarga del gasleo se interrumpe cuando la ranura helicoidal descubre al orificio dealimentacin, porque en ese instante la ranura vertical pone en comunicacin la cmara decompresin del combustible (sobre el pistn) con el orificio de alimentacin.

El recorrido efectivo del pistn permanece constante y depende de la leva, mientras el recorrido tilpuede ser variado girando el pistn. Se puede incluso tener recorrido nada til si se gira el pistoncito hasta tener la ranura vertical defrente a un orificio de alimentacin; en esta situacin aun continuando a girar el rbol de levas no setiene descarga de gasleo en los inyectores.

Vlvula de descarga La vlvula de descarga del elemento bombeante se mantiene cerrada por un muelle a espiral y se abre, por la presin del combustible, cuando el mbolo cierra los orificios de alimentacin del cilindro. Al trmino de la descarga, cuando la arista del mbolo descubre la luz de alimentacin y el combustible refluye en el conducto de alimentacin, la vlvula impide el regreso del carburante de la tubera de descarga a la bomba y, por efecto de un particular recurso constructivo (figura 32), provoca la disminucin instantnea del inyector, evitando as daosos goteos de combustible en el cilindro del motor.

Fig. 32 Vlvula de descarga de un elemento

bombeante

1 Muelle 2 Cabeza cnica

3 Collar cilndrico 4 Cuerpo de la vlvula

Cuando la vlvula se desplaza hacia abajo, al trmino de la descarga, antes, el collar 3 interrumpe lacomunicacin entre la tubera de descarga y la cmara de presin del cilindro del elementobombeante, luego la cabeza 2 alcanza su sede. Con este recurso se aumenta el volumen a disposicin del combustible que queda en el tubo dedescarga al inyector y se determina una rpida disminucin de la presin en el mismo.

Vlvula de sobrepresin La vlvula de sobrepresin (figura 28 posicin 8) permite regular el valor mximo de la presin dealimentacin del combustible. Cuando la presin de alimentacin supera tal valor la vlvula a esfera se abre, de modo que permitael reflujo del combustible al tanque.

Dispositivo para el arranque en fro del motor El recorrido del asta de regulacin de la bomba de inyeccin es limitada por un dispositivo deparada. Actuando sobre una palanca o sobre un botn (figura 28 posicin 7) es posible obtener, para el arranque del motor, un recorrido mayor del asta, y por tanto una mayor cantidad de combustible,que la mxima de desempeo. Inmediatamente despus el asta es llamada por el regulador y el dispositivo de parada regresa a laposicin de desempeo.

Lubricacin de la bomba de inyeccin La lubricacin de la bomba de inyeccin puede ser por sacudimiento o forzada. El aceite para la lubricacin por sacudimiento est contenido en el cuerpo de la bomba; las bombascon lubricacin forzada estn conectadas al sistema de lubricacin del motor. En las bombas de inyeccin para motores Diesel los cilindros de los elementos bombeantes sonlubricados por el mismo combustible.

El regulador del nmero de revoluciones El regulador del nmero de revoluciones tiene la tarea de regular la marcha al mnimo del motor, deimpedir que las revoluciones del motor superen un lmite mximo preestablecido, y tambin demantener el nmero de revoluciones en un valor determinado por cada posicin del aceleradorindependientemente de la carga del motor. Se trata normalmente de dispositivos mecnicos o neumticos que actan directamente oindirectamente sobre el asta de regulacin de la bomba de inyeccin. La regulacin del nmero de revoluciones ocurre regulando la cantidad de carburante inyectado. Suponiendo que se tiene el acelerador libre, el motor debe girar con un mnimo estable (por ejemplo900 r/min); si el nmero de revoluciones tiende a superar tal frontera, el sistema de inyeccin debereducir la cantidad de gasleo pulverizada por cada inyeccin. Si en cambio el nmero de revoluciones tiende a disminuir por debajo de tal lmite, el sistema debeaumentar la cantidad de carburante inyectado. Todo esto debe ocurrir de un modo veloz y preciso para garantizar la estabilidad de la rotacin almnimo. Con el acelerador oprimido a fondo para aumentar la velocidad del vehculo, el motor debe alcanzarel nmero de revoluciones mximo. Suponiendo que el motor tenga un nmero de revoluciones mximo nominal de 4500 r/min., denuevo el sistema de inyeccin debe reducir la cantidad de gasleo pulverizado por cada inyeccin, siel motor tiende a superar tal umbral. Si la carga es dbil el motor alcanza rpido el nmero de revoluciones mximo; si en cambio lacarga es mxima el sistema de inyeccin, al igualdad que el nmero de revoluciones, deberaumentar la descarga (desplazando al mximo el asta a cremallera) para intentar alcanzar la fronterade 4500 r/min. Si el conductor siente que las revoluciones ya no aumentan, sino que tienden a disminuir, significaque la carga super el mximo valor de par suministrable por el motor y ser necesario recurrir al

cambio para desmultiplicar el esfuerzo resistente (la carga del motor). El desplazamiento del asta de regulacin ocurre, en las modernas bombas de control electrnicomediante un actuador electromagntico recorrido por una corriente variable elaborada por unacentralita electrnica. Un muelle de seguridad lleva al actuador a la posicin de descarga cero cuando ste no recibecorriente de la centralita. Un transductor transmite a la centralita la real posicin del asta de cremallera. Un sensor de nmero de revoluciones de tipo inductivo seala a la centralita el rgimen de rotacinde la bomba. Un sensor de posicin del pedal del acelerador informa a la centralita de la posicin del pedal. Con estos datos la centralita es capaz de regular los nmeros revoluciones al mximo, al mnimo, yen todas las posiciones intermedias interviniendo sobre la posicin del asta de regulacin acremallera.

El regulador mecnico del nmero de revoluciones (regulador de velocidad centrfugo) Los reguladores mecnicos, casi siempre montados sobre el rbol de la bomba de inyeccin, estnconstituidos por dos masas centrfugas contrastadas por un sistema de muelle (ver figura 28). Los desplazamientos de las masas, provocados por la fuerza centrfuga, son trasmitidos al asta deregulacin de la bomba mediante un sistema de palancas. Durante la marcha al mnimo, las masas centrfugas desplazan al asta de regulacin con el sentidode aumentar el caudal de la bomba cuando el motor tiende a detenerse y en el sentido opuestocuando el motor tiende a acelerar. Al rgimen mximo, cuando por efecto de una disminucin de la carga sobre el motor la velocidadde rotacin tiende a superar el lmite mximo y admitido, las masas centrfugas vencen la resistenciadel muelle del mximo y obligan al regreso al asta de la bomba, determinando as una reduccin delcaudal de combustible y por tanto del rgimen de rotacin. Las velocidades de rotacin comprendidas entre el rgimen mnimo y el mximo son reguladas porel conductor por medio del pedal del acelerador. Las figuras 33, 34 y 35 muestran las tendencias tpicas de las curvas de regulacin del nmero derevoluciones en funcin del recorrido del asta para reguladores de tipo mecnico.

El regulador de todos los regmenes (figura 33) mantiene, en base a la posicin de la palanca decomando, un nmero de revoluciones del motor casi constante. Los reguladores de todos los regmenes se emplean preferiblemente en los vehculos industrialescon toma de fuerza, en las mquinas para la construccin, en tractores agrcolas, en lasembarcaciones y en los sistemas fijos.

Fig. 33 Regulador de todos los regmenes

X Nmero de revoluciones Y Recorrido asta de regulacin

1 Punto de regulacin del mnimo 2 Curva de la carga llena

a Adecuacin positiva en el campo superior del nmero de revoluciones

El diagrama caracterstico del regulador del mnimo y del mximo nmero de revoluciones (figura 34) muestra que el regulador trabaja slo en el rgimen del mnimo y con el logro del mximonmero de revoluciones del motor. En el sector intermedio el momento de torsin es determinado exclusivamente por la posicin delpedal del acelerador. Empleo: para los vehculos de carretera. Para mejorar el comportamiento de marcha las lneas de la carga parcial bosquejadas resultanfrecuentemente inclinadas (con nmero de revoluciones creciente disminuye la cantidad decarburante).

En la prctica existen combinaciones entre los dos tipos de reguladores descritos y con laposibilidad de ulteriores funciones de comando, los llamados reguladores combinados de los nmeros de revoluciones (figura 35). Estos se emplean en los grupos electrgenos y en los motores fijos.

Fig. 34 Regulador nmero revoluciones mnimo y

mximo

X Nmero de revoluciones Y Recorrido asta de regulacin

1 Punto de regulacin del mnimo 2 Curva de la carga llena

a Adecuacin positiva en el campo superior del nmero de revoluciones

b Campo no regulado

Fig. 35 Regulador combinado del nmero de

revoluciones con ulteriores funciones de comando

X Nmero de revoluciones Y Recorrido asta de regulacin

1 Punto de regulacin del mnimo 3 Curva de la carga llena del turbo 4 Curva de la carga llena del motor

aspirado 5 Curva de la carga llena del motor

aspirado con compensacin 6 Regulacin del nmero de revoluciones

intermedio 7 Cantidad de arranque conectado a la

temperatura a Adecuacin positiva en el campo superior del nmero de revoluciones

c Adecuacin negativa

Para realizar los diagramas caractersticos de regulacin ya descritos son en su mayora empleadosreguladores centrfugos, que son accionados por el rbol de levas de la bomba. Las masas centrfugas actan sobre los muelles de regulacin y son conectadas al asta de regulacinmediante una tirantera. En el funcionamiento estacionario las fuerzas centrfugas y las fuerzas elsticas se equilibran. En consecuencia el asta de regulacin asume la posicin para la alimentacin del carburantecorrespondiente a la potencia del motor requerida. Si, por ejemplo, disminuye el nmero de revoluciones a continuacin de una mayor carga, entoncesdisminuir tambin la fuerza centrfuga y los muelles reguladores desplazarn a las masascentrfugas y, por tanto, el asta de regulacin hasta una posicin con mayor alimentacin delcarburante, hasta cuando no se tendr nuevamente un estado de equilibrio.

Existen dos variantes de construccin para el registro del nmero de revoluciones terico:

en una (figura 36) en el registro del nmero de revoluciones se modifican la relacin detransmisin y la posicin de las astas de conexin entre masas centrfugas y asta deregulacin;

en la otra (figura 37) con una tirantera de transmisin constante se modifica la precarga delmuelle de regulacin.

Fig. 36 Esquema de un regulador del mnimo y del

mximo nmero de revoluciones

1 Embolo de la bomba 2 Asta de regulacin

3 Detencin de la carga llena 4 Palanca de regulacin

5 rbol de levas de la bomba 6 Masa centrfuga 7 Muelle regulador 8 Perno regulador

Fig. 37 Esquema de un regulador de todos los

regmenes

1 mbolo de la bomba 2 Asta de regulacin

3 Detencin para el nmero de revoluciones mximo

4 Palanca de regulacin 5 Muelle de arranque

6 Parada o del mnimo 7 Muelle regulador

8 Muelle suplementario del mnimo 9 rbol de levas de la bomba

10 Masa centrfuga 11 Perno regulador

12 Muelle de adecuacin 13 Detencin de la carga llena

Reguladores neumticos del nmero de revoluciones Los reguladores neumticos del nmero de revoluciones estn constituidos, esencialmente, por una membrana conectada directamente al asta de regulacin de la bomba y por una cmara de depresin en comunicacin con un difusor insertado en el conducto de aspiracin del motor y dotado de una vlvula a mariposa (figura 38). El asta de regulacin es empujada por un muelle hacia la posicin de caudal mxima; la vlvula a mariposa en el difusor es comandada por el pedal del acelerador. .

Cuando el acelerador est al mnimo la vlvula a mariposa en el difusor est casi completamentecerrada y, a causa de la fuerte depresin producida en la cmara de depresin del regulador por laaspiracin en los cilindros del motor, la membrana del regulador, venciendo la resistencia delmuelle, obliga al asta de regulacin a volver a la posicin correspondiente en el rgimen mnimo. Con el acelerador oprimido hasta el fondo la vlvula a mariposa del difusor est completamenteabierta, la depresin en el regulador es casi nula y el muelle mantiene al asta de regulacin de labomba en posicin de caudal mxima. Por cada posicin intermedia de la vlvula a mariposa del difusor existe una posicin de equilibrioentre la depresin que acta sobre la membrana y la carga del muelle; por cada posicin delacelerador el asta de regulacin asume por tanto una posicin bien definida.

Variadores de anticipo Para lograr que para cada rgimen la combustin ocurra en las mejores condiciones, en los motores

Fig. 38 Bomba de inyeccin con regulador neumtico del nmero de revoluciones (Fiat)

1 Membrana 6 Cmara a presin atmosfrica2 Cmara de depresin 7 Conducto de aspiracin del motor

3 Muelle 8 Vlvula a mariposa comandada por el acelerador4 Enlace tubo de conexin 9 Tubo de conexin5 Asta de regulacin de la bomba

Diesel veloces, especialmente si son de inyeccin directa, comnmente es necesario anticipar lainyeccin del combustible en los cilindros con el aumentar del nmero de revoluciones. Con tal propsito se usan variadores de anticipo, con comando automtico, capaces de provocar undesplazamiento angular del rbol y excntricos de la bomba con respecto al rbol motor. Los variadores de anticipo automticos (ver figura 39), estn constituidos esencialmente por dosmasas centrfugas, por dos muelles, por una unin bridada fija en el rbol de la bomba y por unabrida de comando conectada en el rbol motor.

Con el aumentar del nmero de revoluciones las masas centrfugas del variador se alarganprovocando un desplazamiento angular del rbol a excntricos de la bomba en el sentido derotacin. A cada rgimen de rotacin del motor corresponde una determinada posicin del rbol a excntricosrespecto al rbol motor, y por tanto un determinado valor del ngulo de anticipo a la inyeccin.

En la figura 40 est representado un moderno elemento bombeante con regulacin del inicio inyeccin a cursor (3). El pistn presenta un orificio longitudinal de escape y carga de la cmara de alta presin, un orificioradial (6) que pone en comunicacin la cmara de presin con la ranura helicoidal (5). Desplazando el cursor hacia lo alto se retarda el inicio descarga y desplazando el cursor hacia abajose obtiene un anticipo de la descarga de inyeccin. El fin de descarga se tiene cuando el orificio de fin de regulacin (4) descubre la ranura helicoidal.

Fig. 39

Variador de anticipo automtico 1 Masas centrfugas 5 Muelle2 Brida de comando 6 Capucha de soporte3 Unin bridada 7 Perno porta masas centrfugas4 Armazn 8 rbol a excntricos

En las modernas bombas de control electrnico, el anticipo de inyeccin variable en funcin delnmero de revoluciones y de la carga no es ya obtenido con reguladores de masas centrfugaspesados y aparatosos que desplazan en anticipo al rbol de levas de la bomba, sino con eldesplazamiento del cursor del bombeante mediante un actuador electromagntico. La corriente del actuador es enviada por la centralita electrnica que controla adems al real instantede inyeccin mediante un sensor, colocado al interno de un pulverizador, sensible a la posicin de laaguja.

Inyectores Los inyectores, los rganos a travs los cuales el combustible distribuido por la bomba de inyeccines pulverizado y admitido en los cilindros, estn compuestos esencialmente por un pulverizador y por un portapulverizador (figuras 41 y 42).

Fig. 40 Elemento bombeante con cursor de regulacin

del inicio inyeccin

a Inicio descarga b Fin descarga

h Alzada 1 Cmara de alta presin

2 Cilindro bomba 3 Cursor

4 Orificio de fin de regulacin 5 Hlice de regulacin

6 Orificio de regulacin 7 Cmara de aspiracin

8 Pistn de la bomba

Fig. 41 Seccin de un inyector con pulverizador con

ms orificios (Fiat)

1 Tapa de cierre 2 Empaquetadura

3 Enlace escape exceso combustible 4 Tapa de enlace

5 Disco 6 Muelle de presin

7 Arandela para la regulacin de la presin del muelle 6 (presin de inyeccin)

8 Asta de presin 9 Cuerpo del porta pulverizador 10 Enlace bloqueo pulverizador

11 de punta cnica 12 Cuerpo del pulverizador

13 Empaquetadura 14 Filtro a barra

15 Enlace llegada combustible

El pulverizador est constituido por un cuerpo y por un alfiler y est conectado al portapulverizadorpor medio de un enlace enroscado. El alfiler es oprimido contra su sede por un muelle a hlice. La carga del muelle puede ser regulada por medio de espesores o bien mediante un tornillo deregistro. El portapulverizador puede ser atornillado sobre la culata del motor o fijado a la misma mediantebridas o estribos. El combustible enviado por el elemento bombeante de la bomba de inyeccin llega a la cmara delpulverizador de abajo de la angostura del alfiler a travs de apropiadas canalizaciones. El mismo combustible, cuando su presin supera la presin del muelle, levanta el alfiler y sale luegofinamente pulverizado por los orificios calibrados obtenidos en la parte inferior del cuerpo delpulverizador. La presin de inyeccin es por tanto determinada por la calibracin del muelle de presin delinyector. Al trmino de la descarga, en el instante en que se anula la presin en la tubera de llegada delcombustible, el muelle de presin lleva de golpe el alfiler contra su sede.

Fig. 42 Seccin de un inyector con pulverizador de

orificio nico y alfiler de perno (Fiat)

1 Tubera llegada combustible 2 Enlace tubera llegada combustible

3 Filtro a barra 4 Anillo elstico

5 Dado fijado inyector 6 Arandela para la regulacin de la presin del

muelle 8 (presin de inyeccin) 7 Tapa de enlace

8 Muelle de presin 9 Arandela

10 Cua intermedio superior 11 Perno di presin

12 Disco 13 Cua intermedio inferior

14 Enlace bloqueo pulverizador 15 Empaquetadura 16 Alfiler a perno

17 Cuerpo del pulverizador

Dada la elevada presin del combustible una pequea cantidad del mismo fluye entre el asta depresin y su sede y alcanza la cmara del muelle, por donde regresa luego al tanque a travs de untubo de recuperacin apropiado. En los motores Diesel a inyeccin directa se usan normalmente pulverizadores de orificios mltiplescon alfiler de punta cnica (Figura 43); en los motores de inyeccin indirecta se usan, en cambio,pulverizadores de orificio nico, con alfiler de punta cnica o bien a perno (figura 43b).

Fig. 43: Pulverizadores a Pulverizador de orificios mltiples b Pulverizador de perno

1 Aguja pulverizador 2 Cuerpo pulverizador

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1.3.5 Cuestionario Para obtener una buena preparacin de la mezcla, el gasleo debe ser abastecido, por el pulverizador al motor Diesel con precmara, a una presin....

de 10 a 3500 bar

de 10 a 35 bar

de 10 a 350 bar

La temperatura de encendido necesaria para el gasleo es de aproximadamente

.... 620C

.... 420C

.... 220C

Las bombas de inyeccin en lnea se caracterizan por muchos elementos bombeantes que son

... las pares de cilindros del motor

... los cilindros del motor

... los colectores de escape del motor

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En las modernas bombas de inyeccin en lnea de control electrnico (figura 44), el desplazamiento del asta de regulacin ocurre mediante un actuador electromagntico que esrecorrido por una corriente variable elaborada por una centralita electrnic Un muelle de seguridad coloca al actuador en posicin de descarga cero cuando ste no recibecorriente desde la centralita. Un transductor transmite a la centralita la real posicin del asta a cremallera. Un sensor de nmero de revoluciones de tipo inductivo seala a la centralita el rgimen de rotacinde la bomba. Un sensor de posicin de pedal del acelerador informa a la centralita de la posicin del pedal.

Por la posicin del pedal del acelerador, por el nmero de revoluciones y por una serie demagnitudes de correccin el microprocesador calcula, utilizando los diagramas caractersticos que seencuentran en la memoria, las cantidades tericas de inyeccin o el valor terico de la posicin delasta de regulacin. El regulador de la posicin del asta de regulacin determina la corriente de excitacin del magnetofijo que acta sobre el asta de regulacin contrastado por un muelle de llamada. La posicin del asta de regulacin se evidencia mediante un transductor de desplazamiento lineal, yla seal de tal desplazamiento se confronta con el valor terico.

1.4.1 La bomba de inyeccin en lnea de regulacin electrnica

Fig. 44 Bomba de inyeccin en lnea de control electrnico (Bosch)

1 Cilindro bomba 7 rbol de desplazamiento del cursor2 Cursor 8 Electromagnetos del recorrido de la asta3 Asta de regulacin 9 Transductor inductivo del recorrido de la asta4 Pistn 10 Conector5 rbol de levas 11 Sensor inductivo del nmero de revoluciones6 Electromagnetos regulacin inicio descarga

Los movimientos de regulacin representan la seal de ingreso del regulador. La centralita electrnica es capaz de regular a los nmeros revoluciones al mximo, al mnimo y entodas las posiciones intermedias interviniendo en la posicin del asta de regulacin a cremallera.

En la figura 45 se representa un moderno elemento bombeante con regulacin del inicio inyeccin a cursor (3). El pistn presenta un orificio longitudinal de escape y carga de la cmara de alta presin, un orificio radial (6) que pone en comunicacin a la cmara de presin con la ranura helicoidal (5). Desplazando el cursor hacia arriba se retarda el inicio descarga y desplazando el cursor hacia abajo se obtiene un anticipo de la descarga de inyeccin. El fin descarga se tiene cuando el orificio de fin regulacin (4) descubre la ranura helicoidal.

En las modernas bombas de control electrnico, el anticipo de inyeccin variable en funcin del nmero revoluciones y de la carga, ya no se obtiene con reguladores de masas centrfugas pesados y aparatosos con desplazan con anticipo al rbol de levas de la bomba, sino con el desplazamiento del cursor del bombeante mediante un actuador electromagntico. La corriente al actuador es enviada desde la centralita electrnica que controla adems el real instante de inyeccin mediante un sensor, colocado en el interior de un pulverizador, sensible a la posicin de la aguja.

Un sistema de inyeccin Diesel con bomba en lnea de control electrnico (figura 46) incluye una centralita electrnica conectada con los siguientes sensores:

sensor de nmero revoluciones y posicin del rbol motor

sensor de posicin de la aguja del pulverizador

sensor de presin aire (para los motores turbocomprimidos)

sensor de temperatura del aire aspirado

sensor de temperatura del motor

Fig. 45 Elemento bombeante con cursor de regulacin

del inicio inyeccin

a Inicio descarga b Fin descarga

h Alzada 1 Cmara de alta presin

2 Cilindro bomba 3 Cursor

4 Orificio de fin regulacin 5 Hlice de regulacin

6 Orificio de regulacin 7 Cmara de aspiracin

8 Pistn de la bomba

sensor de temperatura del combustible

sensor de posicin de la asta de cremallera de la bomba

sensor de posicin del pedal del acelerador

interruptor en el pedal del freno (por comando freno motor)

interruptor en el pedal de la friccin

interruptor para seleccin velocidad mxima del vehculo

transductor de la velocidad del vehculo

La centralita elabora las seales de los susodichos sensores, extrae los datos de una memoriamapeada y comanda a los actuadores electromagnticos en la bomba de inyeccin en lnea:

actuador colocacin asta de cremallera (para la regulacin del caudal del combustible y elconsiguiente control del nmero de revoluciones)

actuador colocacin cursor para variacin inicio descarga (para el control del anticipo)

y los otros actuadores para el control de las diversas funciones de marcha:

electrovlvula para el control de la presin de sobrealimentacin

electrovlvula para la recirculacin de los gases de escape

electrovlvula para el comando del freno motor

Las memorias mapeadas contienen curvas de ejercicio optimizadas para obtener e mximorendimiento compatible con el mnimo ruido, con la mnima contaminacin y con la mximaprecisin posible.

En comparacin con la regulacin mecnica, la regulacin electrnica e ms costosa, pero presentaventajas notables:

llaves de arranque/parada

caracterstica de la carga llena libremente seleccionable tomando en cuenta los lmites de losgases de escape

introduccin de factores de correccin en funcin de la temperatura del aire, del motor y delcarburante

regulacin del nmero de revoluciones por toma de fuerza

regulacin de regularidad de marcha

limitacin de la velocidad de marcha implantable

Fig. 46 Sistema de inyeccin Diesel con bomba en lnea de regulacin electrnica (Bosch)

1 Tanque carburante 11 Luz sealizadora diagnstico

2 Bomba de alimentacin 12 Interruptores para friccin, freno, freno motor3 Filtro carburante 13 Palanca seleccionadora velocidad4 Bomba de inyeccin en lnea 14 Transductor posicin pedal acelerador5 Variador anticipo de inyeccin 15 Transductor de velocidad6 Regulador del nmero revoluciones y sensores relativos (revoluciones y fase rbol motor) 16 Sensor temperatura agua, carburante, aire

7 Portainyector con inyector 17 Transductor presin de sobrealimentacin8 Tubera de retorno carburante 18 Turbocompresor9 Buja de incandescencia 19 Batera10 Centralita electrnica 20 Interruptor de arranque

salida de seales para indicacin de consumos, de nmeros de revoluciones y para el diagnstico

mmenor peso y aparatosidad de los componentes de la bomba

ningn deterioro de los componentes elctricos con respecto a los mecnicos

mejor precisin y mayor velocidad de ejecucin

una mejor gestin de las fases de arranque, calentamiento, aceleracin

la actuacin del cut-off en desaceleracin

la actuacin del cut-off como proteccin de las sobre-revoluciones

la correccin en funcin de la cuota altimtrica

la gestin automtica del mnimo con correccin instantnea al intervenir del compresorenfriador, de los ventiladores y del alternador o de muchas otras cargas arrastradas por elmotor especialmente en los autobuses o camiones

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(Se hace referencia a la numeracin representada en la figura 46)

Transductor para el recorrido de la aguja El sensor de posicin de la aguja se encuentra slo en el inyector 7 del cuarto cilindro, en tanto el inicio inyeccin para los otros inyectores est obviamente escalonado del ngulo de fase. La bobina de este sensor se alimenta de una corriente constante, abastecida por la centralita 10, independiente de la temperatura del inyector. El campo magntico generado se modifica por el desplazamiento del ncleo de la bobina que se conecta a la aguja del inyector. La f.e.m. generada en las cabezas de la bobina depende del desplazamiento y de la velocidad de desplazamiento de la aguja. De la forma de onda y de los valores de la f.e.m. la centralita obtiene el instante de inicio inyeccin y corrige, consecuentemente, en funcin del nmero revoluciones y de la carga. Funcin sustitutiva: En caso de que el transductor est daado, se enciende la luz sealizadora de la centralita (para indicar la presencia de un desperfecto) y el caudal de la inyeccin es limitado por la centralita mediante el actuador en la bomba 6 (regulador del nmero de revoluciones). Si contemporneamente se tiene una avera en el sensor de nmero de revoluciones, el motor se apaga.

Sensor de la presin en el colector de admisin El transductor de presin 17 se alimenta directamente de la centralita 10 y transforma el valor dedepresin o presin en el colector, en un proporcional valor de tensin. La seal se coteja con los datos en la memoria y la centralita regula, como consecuencia, la presinde sobrealimentacin abastecida por el turbocompresor 18. Funcin sustitutiva: Con transductor defectuoso o averiado se enciende la luz sealizadora de la centralita (para indicarla presencia de una avera), mientras la centralita comanda a la vlvula con una tensin de relacinde pulsacin fija para limitar la presin de sobrealimentacin.

Sensor de nmero de revoluciones El transductor de nmero de revoluciones es de tipo inductivo de entrehierro variable y se asoma auna rueda de impulsos colocada sobre el rbol de levas. La centralita 10 coteja las seales con las del sensor de desplazamiento de la aguja para identificarlos instantes de in