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Describe el sistema de inyeccion diesel tradicional

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  1. 1. SISTEMAS DE COMBUSTIBLE DIESEL 1. COMBUSTIBLE Algunos mecánicos suponen que, el único combustible para motores diesel es el DIESEL, pero existen motores que utilizan otros derivados del petróleo, tales como: DIESEL OIL, FUEL OIL e inclusive GAS, existiendo ocho fuentes distintas para proveer este último, e incluso hay motores que funcionan con COMBUSTIBE MIXTO. 2. COMBUSTIBLE DIESEL – ANALISIS Si observamos los aspectos que se consideran en un análisis de combustible diesel encontraremos: Color ASTM, Corrosión lámina de Cobre, Punto de inflamación, Velocidad SU, Índice de Cetano, Punto de Escurrimiento, agua y sedimentos, Azufre, Cenizas, Residuos Carbonoso, 90 % de Destilado. Si bien, se trata de ajustar estos valores a Normas Internacionales; dada la amplitud de esas mismas normas y las grandes variaciones del petróleo (según el origen del pozo extraído) es bueno conocer aquellos parámetros que puedan tener incidencia directa, en la combustión de estos motores. La alta eficiencia térmica inherente al motor Diesel, deriva de la posibilidad de quemar correctamente la mayor cantidad de combustible y de su elevada relación de compresión o en su defecto, de una correcta sobrealimentación de aire. Para lograr una combustión completa, el diesel deberá ser inyectado:  En la cantidad adecuada.  En el momento preciso.  En las condiciones correctas (debidamente atomizado y otras)  En presencia de suficiente aire y temperatura. “DETERMINACIONES” DEL DIESEL CON INCIDENCIA DIRECTA: EN EL RENDIMIENTO DE LA COMBUSTION PARA MOTORES DIESEL. a. Índice de cetano Cuando menor sea el índice menor será el porcentaje de “aromáticos”. Su incidencia en la detonación, no dependerá solamente de la cantidad, sino de la calidad de estos componentes. 1
  2. 2. La influencia más notoria está en la Potencia y la Aceleración (“pique”). Los conductores de camiones y ómnibus de transporte internacional, conocen muy bien las diferencias de combustible entre países, y de su incidencia en la economía, potencia y posibilidad de ensuciamiento de toberas. b. 90 % de Destilado Cuando mayor sea la temperatura máxima especificada, indicara una mayor cantidad de hidrocarburos paranínficos de elevado peso molecular, difíciles de quemar. En los motores de bajas RPM, los problemas serán mínimos, pues, por su lentitud, pueden desarrollarse una combustión casi o totalmente normal. En los motores rápidos la combustión será incompleta, ya que no habrá tiempo para quemar los hidrocarburos de la “cola” de la destilación, por ellos se formará un excesivo residuo carbonoso. Si bien este problema no afecta mayormente la marcha del motor, es necesario tomar medidas para eliminar ese carbón:  Usar un lubricante de elevado poder detergente.  Acortar los periodos de cambio del lubricante  Efectuar controles y limpiezas más frecuentes en toberas de inyección. c. Punto de Inflamación Cuando una destiladora de combustible, aumenta el porcentaje de “pesados” en el gasoil, deberá reducir el punto de inflamación para facilitar el encendido del mismo. d. Punto de Escurrimiento Si bien no tiene que ver con la combustión directamente, afecta la facilidad con la que el gasoil pueda ser bombeado por las líneas de alimentación y su pasaje a través de los filtros de combustible. Muchos fabricantes, especialmente en países fríos, utilizan calentadores para el combustible, a fin de facilitar su bombeado, especialmente a través del elemento filtrante.
  3. 3. CONSIDERACIONES A partir del SMOG FOTOQUIMICO, producido en Los Ángeles (USA), en 1943 y atribuido a la contaminación del escape de los automóviles, los diferentes países han ido estableciendo VALORES DE EMISION MAXIMOS para los escapes de los motores en general. A medida que transcurre el tiempo, las exigencias aumentan, a tal punto que las diferentes especificaciones del combustible Diesel entre una región y otra, pueden ocasionar variantes importantes en el rendimiento de los motores, especialmente en los más avanzados: Motores con Inyección Electrónica Diesel. Esto deberá ser tomado en cuenta, por los mecánicos de aquellos países, donde las exigencias anticontaminantes, referente a EMISION de GASES NOCIVOS de Escape de motores, no sean demasiado exigentes o tengan ESTANDARES DE EMISION con valores antiguos. IMPORTANTE Interesa destacar, que un Motor Diesel que funcione correctamente, contamina menos el medio ambiente que uno de igual cilindrada que funcione a gasolina (nafta); por este y otros motivos los fabricantes del mundo, están aumentando la producción de vehículos diesel, para automóviles y camionetas livianas. Por otra parte, se está ensayando la obtención de combustible Diesel, a partir de diferentes vegetales, lo que ya algunos denominan: Combustible Diesel Ecológico. Durante años nos acostumbramos a asociar a los Motores Diesel, con aquellos que humean negro por el escape en forma permanente. Esto no es una característica que identifica al Motor Diesel, sino una anormalidad funcional, que indica combustión incompleta y que debe ser solucionada a la brevedad. El sistema de combustible de un motor diesel tiene como misión entregar la cantidad correcta de combustible limpio a su debido tiempo en la cámara de combustión del motor. 3. SISTEMA DE COMBUSTIBLE.
  4. 4. En la figura inferior se ilustra un diagrama del sistema básico de combustible para motores Diesel. Consta de los siguientes componentes: 1. Un tanque para el combustible Diesel. 2. Una bomba elevadora o de suministro de combustible, para abastecer el sistema desde el tanque. 3. Filtros de combustible, que retienen partículas diminutas en el combustible. 4. Bomba de inyección, que entrega una cantidad exacta de combustible a alta presión en cada inyector en el momento preciso. 5. Inyectores, uno para cada cilindro, que atomizan combustible en las cámaras de combustión. 6. Mecanismo automático que permite controlar la cantidad de combustible entregado a los inyectores y de esta manera controlar el motor. El mecanismo, conectado con el gobernador, no aparece en la ilustración. 7. Gobernador (regulador) para controlar la velocidad del motor de acuerdo con las condiciones de carga. 8. Tubos de retomo para el exceso de combustible 4. Depósito de combustible
  5. 5. El tanque de combustible está generalmente construido con chapa de acero. Viene situado en la parte baja del vehículo y lo más alejado posible del frente, para evitar derrames en el caso de accidentes frontales, que pudieran por su proximidad con partes calientes del motor, facilitar la combustión. Posee varios orificios: Uno para abastecimiento de combustible, otro situado en la parte inferior para drenaje, otro para el respiradero, uno o dos para salida y posible retorno del combustible, otro para la unidad medidora de nivel. Su interior puede venir dividido con separadores – rompeolas, que tienen la finalidad de evitar el batido del gasoil, cuando se acelera repentinamente, se frena o se transita por caminos dispares; este batido puede dar lugar a la formación de espuma, agredir excesivamente el revestimiento anticorrosivo interior, pudiendo también afectar el medidor de nivel. La línea de alimentación, succiona el combustible a través de un filtro de malla, situado a veces dentro de un habitáculo especial y algo separado del fondo, a fin de, evitar la succión de impurezas y agua.
  6. 6. IMPORTANTE En caso de adaptar un motor Diesel en un vehículo que funcionaba a gasolina (nafta), es propietario, limpiar el tanque cuidadosamente, ya que los barnices, lacas y gomosidad adherido a las paredes, podrán con facilidad desprenderse y obstruir tanto el filtro de malla del propio tanque, como el elemento filtrante en la línea. Dado el riesgo que significa la presencia de agua en el combustible diesel, se recomienda completar el nivel del depósito al concluir cada jornada de trabajo diurna. Tapa de tanque de combustible A medida que el combustible es consumido por el motor, el nivel del depósito baja y por tanto una cantidad similar al volumen extraído, deberá entrar en aire; esta es la importancia de la respiración del tanque. Algunos tanques poseen un orificio especial que conectado a una manguera, con recorrido antiderrame, termina en un filtro que purifica el aire admitido; en motores que funcionan en ambientes polvorientos, este filtro se obstruye y deberá limpiarse o cambiarlo cada determinado período, dependiendo exclusivamente de las condiciones ambientales la extensión del mismo. Otros motores poseen en la propia tapa el orificio y el filtro.
  7. 7. IMPORTANTE Dada la precisión con que funcionan los elementos de inyección, evitar en todo lo posible el ingreso de polvo y agua al combustible, para ellos debemos observar: 1.- El buen estado de las juntas del tapón del tanque. 2.- Antes de retirar la tapa del tanque para proceder al relleno de combustible, limpiar la zona, dado que con la untuosidad propia del combustible, es posible se encuentre polvo adherido que pueda ingresar al desmontar la tapa. 3.- Asegurarse que tanto los picos surtidores de las estaciones de servicio, como embudos o utensillos que se utilicen para el relleno de combustible estén libres de polvo, arena y suciedad. 4.- En maquinaria agrícola, para movimiento de tierra, motores afectados al servicio en canteras y otros, conviene instalar en las bocas de entrada al tanque, filtros de malla fina. 5.- Abastecerse de combustible, en aquellas estaciones que posean buenos filtros –separadores de agua, con conocimiento que les efectúan el mantenimiento necesario. 6.- Cambiar la tapa del tanque cuando: Se vea con herrumbre, si la o las válvulas están atascadas, la junta deteriorada, el sistema de cierre deformado y que no ajuste convenientemente, o si no pasa el aire por el mini filtro. Manejo de combustible de reserva La mayoría de los motores estacionarios, explotaciones agropecuarias y puestos de trabajo alejados de los centros urbanos, se ven en la necesidad de abastecerse de combustible con tambores o recipientes de gran capacidad ya sea en instalaciones fijas o portátiles. Las dos ilustraciones dan una idea de su correcta instalación
  8. 8. Se recomienda situar los combustibles, lubricantes y sustancias inflamables en general, en una construcción alejada del resto de las instalaciones, con techo liviano, para que en caso de explosión, la onda expansiva se desahogue hacia arriba, evitando que impulse los componentes de las paredes “tipo granada” en derredor. Los bomberos de la zona podrán darle mejores consejos para prevenir accidentes. Precauciones Poca gente puede suponer que un tambor cerrado y precintado, pueda permitir intercambio con el exterior, sin embargo sucede. No importa si el tambor posee combustible, aceite o algún otro líquido, los cambios de temperatura ambiente hacen que el fluido en su interior varíe el volumen: Aumenta durante el día y genera presión y se reduce durante la noche generando vacio, efecto llamado Respiración. Ensayos efectuados, demostraron en un tambor de 200 lts que quede parado y con agua en la parte superior, pueden penetrar hasta 100 centímetros cúbicos de agua por los tapones cada tres días, debido al efecto Respiración. Por lo expresado se RECOMIENDA: De ser posible, guardar los tambores acostados y con el fluido interior obstruyendo ambos tapones; si no hubiera otra posibilidad que guardarlos en forma vertical, colocar tacos de diferente altura debajo de los mismos, para darle inclinación a la parte superior, evitando que el agua se acumule y alcance la zona de los tapones (ver figura) También se aconseja no dejar los tambores apoyados directamente en el piso, sino sobre tacos de madera dura, con poco poder de absorción de agua, en lo posible cubrirlos con una lona para evitar agua y polvo, ya que éste último también puede penetrar al interior durante la respiración.
  9. 9. 5. CAÑERIAS DE ABASTECIMIENTO Y RETORNO Las tuberías son generalmente metálicas y las uniones entre diferentes caños o elementos, son flexibles para eliminar vibraciones y para acompañar los movimientos, cuando la distancia entre dos puntos no es constante. No se recomienda el uso de caños vinilicos (plástico transparente), dado que si no están especialmente diseñados por fabrica, con el tiempo se ponen duros, quebradizos y permiten fugas o entradas de aire al sistema. Las uniones flexibles aumentan las posibilidades de fugas o deformaciones, se deben inspeccionar cuidadosamente. Las abrazaderas deben apretar sin cortar y ser instaladas por detrás de las valonas como indica la figura. Las uniones desmontables metálicas, que lleven arandelas de asiento blando para sellado, (Aluminio, cobre, plástico, etc.) deben cambiarse en cada intervención. Cuando se monta un tanque de combustible, hay que asegurarse que los conductos flexibles no queden apretados o estrangulados.
  10. 10. 6. TIPOS DE SISTEMAS DE COMBUSTIBLE. Existen cuatro sistemas diferentes de combustible aplicados en motores a diesel, auque ya se indicó que la función o el objetivo de cada uno de estos sistemas es similar. A) SISTEMA CON BOMBA EN LINEA. En este sistema se emplea una bomba de unidades múltiples con un elemento de bombeo para cada inyector. El combustible a alta presión que viene de la bomba hace que la aguja del inyector se levante de su asiento para inyectar el combustible en la cámara de combustión. En la figura 2 la bomba elevadora 2 succiona el combustible del tanque y lo envía a través del filtro 1 hasta la bomba de inyección 6 en el momento correcto, el elemento de bombeo envía combustible a alta presión al inyector que lo atomiza en la cámara de combustión en el cilindro del motor.
  11. 11. B) SISTEMA CON BOMBA TIPO DISTRIBUIDOR Se emplea bomba del tipo de distribuidor, tiene un solo elemento de bombeo y un mecanismo para distribuir el combustible a alta presión a los inyectores, éstos, a su vez atomizan el combustible en las cámaras de combustión. El pequeño excedente de combustible pasa por los inyectores y retorna al tanque. Igual que en el sistema en línea, los inyectores operan por el combustible a alta presión enviado desde la bomba de inyección. C) SISTEMA PT. Este sistema se emplea en los motores Cummins y las iniciales PT son la abreviatura de presión - tiempo. Se le ha dado ese nombre porque en este sistema la cantidad de combustible que se inyecta en las cámaras de combustión está en relación directa con la presión y con el periodo de tiempo durante el cual el combustible entra al inyector. En la figura 4 verá que el árbol de levas acciona el inyector mediante una varilla de empuje y un balancín. Este sistema, a veces, se llama inyección mecánica para diferenciarlo de los sistemas con bomba de inyección en línea y de tipo distribuidor en los que sólo hay inyección a presión. En el sistema PT (que es también una forma de sistema con inyectores unitarios), se acciona un émbolo con un impulsor dentro del inyector para introducir el combustible en la cámara de combustión. Según el diagrama, una bomba de engranes que es parle de la bomba de combustible PT succiona el combustible del tanque a través del filtro I; después se entrega al inyector a una baja presión y se inyecta por acción mecánica en la cámara de combustión a una presión mucho más alta. El exceso de combustible en los inyectores retorna al tanque.
  12. 12. D) SISTEMA CON INYECTORES UNITARIOS En este sistema que se emplea en los motores Detroit Diesel se combinan las funciones del elemento de la bomba de inyección y del inyector dentro de éste. El inyector se acciona desde el árbol de levas por medio de una varilla de empuje y un balancín. En la figura 5 la bomba elevadora 2 succiona el combustible del tanque. Pasa por el filtro primario, luego por la bomba, el filtro secundario y llega al inyector 5 en el momento preciso se acciona el inyector desde el árbol de levas para aumentar la presión del combustible y entregarlo en la cantidad correcta a las cámaras de combustión. En este sistema, el combustible circula en forma continua por los conductos en la culata de cilindros para llegar a los inyectores y retornar el excedente al tanque.
  13. 13. 7. BOMBA ELEVADORA DE COMBUSTIBLE La bomba de transferencia o suministro, tiene por misión extraer el combustible del tanque, obligarlo a pasar a través del sedimento de agua, filtro o filtros para combustible, y llegar a la bomba inyectora con una presión constante; que según los motores podrán variar, pero en general, oscila en los 2 kg/cm2., para automóviles con sistema convencional. La bomba inyectora será la encargada entonces, de elevar esa presión a 100kg/cm2 o más, para que los inyectores pulvericen el combustible en la cámara de combustión. En motores equipados con bombas rotativas, la bomba de alimentación va integrada al eje de la bomba y dentro del cuerpo de la misma, no apreciándose desde el exterior, siendo muy utilizado del sistema de paletas y excéntricas. En algunos vehículos donde el desnivel entre bomba inyectora y tanque es muy grande, donde existen doble filtrado, o si el tanque estuviera muy lejos de la bomba, se incluye otra bomba de transferencia, similar a una bomba de gasolina, que ayuda a la que va dentro de la propia bomba inyectora. Esta bomba auxiliar, es generalmente movida por una excéntrica, incluida en el propio árbol de levas del motor o en un eje auxiliar, al igual que su similar de gasolina. En los motores equipados con bomba lineal, es común que se aproveche el pequeño eje de levas de la propia bomba, para incluir en su cuerpo pero en forma exterior, una bomba de suministro, siendo muy empleado el sistema de pistón de doble accionamiento o de doble efecto. En ocasiones se aprovecha también el punto donde va a la bomba de alimentación, para incluir la bomba de purgado. Existen entonces cuatro tipos de bombas de transferencias son: diafragma, aspas, engranes y émbolo. • Bombas de diafragma Las bombas, de tipo diafragma son similares a las de los motores de gasolina, excepto que tienen una palanca de cebado, las bombas de diafragma montadas en el cuerpo de la bomba de inyección son algo más compactas pero funcionan en la misma forma. Puede tener o no un filtro integral con la bomba. La bomba funciona como sigue: La presión atmosférica en el tanque actúa sobre la superficie del combustible. Cuando el diafragma se mueve hacia abajo por la acción de la leva y el balancín, se produce baja presión encima del diafragma y el combustible circula desde el
  14. 14. tanque, por la válvula de entrada 1 hacia la cámara de la bomba. Cuando el diafragma llega a la parte inferior de su carrera y el balancín se separa de la leva, el diafragma se mueve hacia arriba por la acción del resorte 8 que quedó comprimido durante la carrera descendente. Ahora se expulsa el combustible de la cámara de bombeo por la válvula de salida y hacia el filtro de combustible. La válvula de entrada se cerrará por la presión del combustible, lo cual impide el retorno del combustible al tanque. La rotación de la leva hace entrar y salir el combustible de la bomba. La presión de combustible que puede producir la bomba se determina por la carga del resorte comprimido, que empuja el diafragma hacia arriba para bombear el combustible. Fig. 7 Bomba de diafragma sencilla: 1 válvula de entrada, 2 diafragma, 3 varilla de tracción, 4 articulación, 5 balancín (palanca) de accionamiento, 6 leva, 7 válvula de salida. 8 resorte do retorno del diafragma, 9 resorte de retorno del balancín. • Bomba de aspas Esta bomba es rotatoria y suele ser parte de una bomba de inyección tipo distribuidor. El rotor en el cual las aspas están colocadas en ranuras está montado descentrado en el cuerpo de la bomba cuando gira la bomba, las aspas se mueven hacia adentro y afuera en sus ranuras y pueden seguir la configuración del cilindro en que giran, cuando giran las aspas aumentan el tamaño de la cavidad cerca del orificio de entrada, lo cual ocasiona baja presión y succión del combustible a la bomba. La rotación adicional reduce el tamaño de la cavidad cerca del orificio de salida y se expulsa el combustible por ese orificio. En esta forma, las aspas mueven el combustible.
  15. 15. Componentes de una bomba del tipo de aspas 1 rotor. 2 eje de impulsión. 3 aspa. 4 válvula reguladora. • Bomba de engranes También es rotatoria y consta de dos engranes en una cubierta: engranaje de mando y engranaje impulsado. El combustible entra por el orificio de admisión y se mueve en la bomba en el espacio entre los dientes de los engranajes y el cuerpo de la bomba. En los motores Detroit Diesel se utiliza bomba elevadora o de transferencia del tipo de engranajes en los motores Cummins la bomba de combustible PT tiene una bomba de engranajes integral.
  16. 16. • Bomba de émbolo En algunos sistemas de combustible se utiliza una bomba de émbolo, que puede ser la bomba elevadora o bomba manual para cebar y purgar el sistema. La bomba elevadora está montada en un lado de la cubierta de la bomba de inyección y la acciona una leva o un excéntrico en el árbol de levas de la bomba de inyección. El cebador manual está en el lado de entrada de la bomba elevadora. Para accionarlo, se desatornilla el émbolo y se mueve hacia arriba y abajo con la mano. Durante el funcionamiento, el excéntrico en el árbol de levas de la bomba de inyección actúa contra un levantador de rodillo para mover el émbolo hacia un lado y otro en contra de la carga de su resorte el combustible se succiona por la admisión en el lado derecho y se descarga por la salida en el lado izquierdo.
  17. 17. 8. BOMBA DE PURGADO DE AIRE Cuando se cambia el filtro de combustible o si se han efectuado intervenciones en el Sistema de Alimentación, para lograr una perdida puesta en marcha del motor, es necesario desalojar el aire de las cañerías de Combustible y demás órganos, para ello muchos fabricantes instalan una bomba manual. Pude ser de Pistón o Diafragma e ir instalada en el mismo soporte del filtro de combustible, a un costado de la bomba inyectora (bomba lineal) o cualquier lugar accesible. En aquellos motores que no poseen bomba de purgado o bomba de cebado como se le llama también, se puede proceder inyectando una débil presión de aire en el tanque con los tornillos de purga flojos a fin que el combustible procedente del tanque desaloje el aire de la línea. Si el motor se ha quedado sin combustible, será necesario además de cañerías y filtros, purgar la bomba inyectora.
  18. 18. Para ellos, algunos fabricantes disponen de un tornillo de purga, por el cual será desalojado el aire, a medida que accionamos la bomba de purgado manual. Para desalojar el aire de las cañerías, que van a los inyectores, deberemos aflojar las tuercas capuchón, que los fijan a los inyectores y mediante el giro del motor de arranque, hacer girar la bomba para que ella misma se encargue de desalojar el aire; una vez que observamos la salida de gotas sin burbujas, procedemos a apretarlas e intentar arrancar el motor, dejándolo algo acelerado hasta que regularice la marcha. Mientras se purga con el motor de arranque, se recomienda retirar el relé de los calentadores (inyección indirecta), para que no trabajen inútilmente. IMPORTANTE Una vez que deje de utilizar la bomba de cebado, enrosque a fondo la perilla del pistón, ponga en marcha y asegúrese que no existen, especialmente a nivel de inyectores. Tanto en las bombas de Suministro o Transferencia como en las de purgado son las fundamentales importancia, las válvulas, el estado de sellado entre pistón y cilindro o diafragma y cámaras. Cualquier suciedad que se interponga entre las válvulas y sus asientos, hará perder rendimiento a las bombas. La falta de ajuste entre pistón y cilindro, permitirá fugas o entradas inconvenientes de aire, en el sistema de alimentación. Las roturas en los diafragmas de las bombas de cebado o auxiliares, causaran efecto al anteriormente enunciado.
  19. 19. INYECTORES Los inyectores son llamados también toberas en forma genérica. En algunos casos, el cuerpo del inyector se llama también porta tobera, en donde va colocada la tobera o copa por la cual se atomiza el combustible. Se utilizarán los términos portatobera y tobera. Los inyectores funcionan, ya sea con el combustible a presión dentro de ellos, o por impulsión mecánica desde el árbol de levas del motor. Este capítulo se relaciona principalmente con los inyectores CAV y Bosch, que funcionan por presión, los inyectores unitarios y los del sistema PT son de funcionamiento mecánico o sea impulsados por el árbol de levas y no están descritos en este capítulo. 1. FUNCIÓN. Los inyectores tienen la finalidad de pulverizar finamente el combustible e introducirlos en la cámara de combustión a una presión elevada dependiendo de su diseño y el motor en el cual será aplicado, sea cual fuere su tipo su finalidad es la misma, el inyector atomiza el combustible que ha enviado la bomba de inyección. Un inyector deficiente no pulverizará de manera efectiva haciendo que el motor reduzca su rendimiento, de la misma forma un inyector mal calibrado presentará el mismo problema complicando el sistema. 2. CONSTRUCCIÓN DE LOS INYECTORES. En la figura 1 se ilustra un inyector típico. Se monta en la culata por medio de su brida, que se fija con dos tornillos o espárragos en sus agujeros (en el caso de los Nissan). Otros inyectores se instalan a rosca en la culata (como los Toyota) o se sujetan con una grapa (como en los Volvo). El extremo inferior o tobera del inyector sobre sale en la cámara de combustión y en el momento preciso inyecta combustible atomizado en ella. El inyector debe funcionar 150 veces por minuto en marcha mínima o ralenti y hasta unas 1500 veces por minuto a velocidad máxima. En la ilustración se muestran las principales piezas externas del inyector, el cual consta de dos partes principales: la tobera 1) y el portatobera 3). 2
  20. 20. La tobera está sujeta en el portatobera con una tuerca 2) larga para tobera. Cuando se instala el inyector en la culata, se coloca en la parte inferior de la tuerca de tobera una arandela (rondana) de cobre que sella contra la culata. El porta tobera 3) se emplea para montar el inyector en la culata incluye el adaptador 4) de entrada de combustible en el cual se conecta el tubo que viene de la bomba. La tuerca superior 5) del porta tobera cubre la tuerca de ajuste del resorte y también tiene un agujero roscado en su parte superior en el cual se conecta el tubo de retorno de combustible. 3. FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR. En la figura 2 aparece una vista en corte del inyector y de sus piezas internas. Las piezas funcionales son la tobera 2) con su válvula de aguja en la parte inferior del inyector y el resorte 5) y su tuerca de ajuste en la parte superior. FIG. 1 FIG. 2 Piezas del inyector: 1 portatobora, 2 tobara, 3 tuerca de tobara, 4 vastago, 5 resurto, 6 tuerca de ajuste del resorte, 7 tuerca de tapa, 8 entrada do combustible. 9 conexión para retorno FIG. 2
  21. 21. La fuerza del resorte se transfiere a la válvula de aguja con una varilla pequeña llamada vástago 4). La presión a la cual el inyector empieza a atomizar se ajusta por medio de la tuerca 6) de ajuste del resorte, la cual también sirve de asiento para el resorte (Fig. 3) La carga de combustible que viene de la bomba de inyección penetra por la entrada 8) de combustible y baja por el conducto perforado en él porta tobera 1) y la tobera 2) hasta (a galería. La punta de la válvula de aguja que asienta contra la parte inferior de la tobera, impide el paso por los orificios de la tobera. Cuando hay combustible a presión en los conductos y galería del inyector, se levanta la aguja de su asiento y se atomiza el combustible en la cámara de combustión. Una pequeña cantidad del combustible escapa hacia arriba a lo largo de la aguja, actúa como lubricante entre la aguja y la tobera y también lubrica las otras piezas del inyector antes de salir por la conexión para el tubo de retorno en la parte superior y retornar al tanque. ACCIÓN DE LA AGUJA. La galería es una ranura anular pequeña en la tobera que sirve como depósito para el combustible antes de la inyección. Cuando la carga de combustible a alta presión que viene de la bomba llega a la galería, actúa contra los rebordes de la guía de la válvula de aguja y produce fuerza ascendente contra el resorte, cuando la presión dentro del inyector es suficientemente alta, vence la carga del resorte FIG. 3 Componentes del inyector: 1 tuerca de tobera, 2 tobera, 3 portatobera, 4 vastago, 5 resorte, 6 tuerca de ajuste del resorte, 7 tuerca de tapa, 8 conexión para retorno, 9 tornillo ensanchado, 10 adaptador de entrada FIG. 3
  22. 22. contra la aguja y ésta se levanta de su asiento y permite la atomización del combustible a alta presión que hay en la galería. Cuando cesa la acción de bombeo del émbolo respectivo en la bomba de inyección, se reduce la presión en el inyector y el resorte del inyector empuja a la válvula de aguja contra su asiento. La rapidez con la cual ocurre la caída de presión en el inyector hace que la válvula de aguja tenga un cierre rápido. Con esto hay un corte de la inyección y se impide el escurrimiento. La acción de la válvula de entrega en la bomba en línea y la forma de los lóbulos de la leva en la bomba de distribuidor producen una caída brusca en la presión al final del periodo de inyección, lo cual ayuda a la válvula de aguja a cerrar con rapidez, El combustible se debe inyectar con una atomización muy fina. Cualquier combustible sin atomizar que escurra a la cámara de combustión no arderá en la forma correcta y producirá carbón y humo negro. 4. PATRÓN DE ATOMIZACIÓN La forma de la descarga en los orificios de la tobera del inyector se llama patrón de atomización. El diseño de la cámara de combustión determina el patrón de atomización requerido. En la figura 4 muestra el patrón de atomización de una tobera de cuatro orificios, en la cual se descarga el combustible por cuatro orificios pequeños, del mismo tamaño, en la punta de la tobera para producir cuatro atomizaciones de tamaño uniforme. El patrón de atomización de la tobera se determina por características como el número, tamaño, longitud y ángulo de los orificios y también por la presión del combustible dentro del inyector. Todos estos factores influyen en la forma y longitud de la atomización. 5. TOBERA DE INYECTOR La función de la tobera es inyectar una carga de combustible en la cámara de combustión en una forma en que pueda arder por completo. Para ello hay diversos tipos de toberas, con variaciones en la longitud, número de orificios y ángulo de atomización. El tipo de tobera que se utilice en un motor depende de los requisitos particulares de sus cámaras de combustión. En la figura 5 se ilustran los principales tipos de toberas. FIG. 4
  23. 23. Toberas de un solo orificio. Estas toberas, a), tienen un solo orificio taladrado en su extremo, cuyo diámetro puede ser de 0.2 mm. o mayor. La tobera b) con punta cónica y un solo orificio tiene éste taladrado en ángulo de acuerdo con el motor en que se instalará. Toberas de orificios múltiples. Estas toberas c) tienen dos o más orificios taladrados en el extremo. El número, tamaño y posición de los orificios dependen de los requerimientos del motor. Toberas de vástago largo. Estas toberas, d) tienen un vástago largo que es una prolongación de la parte inferior de la tobera. Los orificios normales y el asiento de la válvula están en el extremo del vástago largo, que permite que la parte de la tobera que tiene holguras muy precisas entre la aguja y la tobera, quede separada de la cámara de combustión a fin de que puedan funcionar en una parte de la culata que está algo más fría. FIG. 5
  24. 24. Toberas de aguja. Estas toberas e) tienen un orificio mucho más grande y la punta de la aguja está reducida para formar una especie de alfiler que sobresale en el orificio. Con la modificación de la forma y el tamaño de la aguja, se pueden tener inyectores con diversos patrones de atomización, que puede variar desde un cono hueco pequeño hasta un cono hueco con un ángulo de 60°. Las toberas de aguja se emplean en motores de inyección indirecta, es decir los que tienen cámaras de combustión tipo celda de aire, de turbulencia o de precombustión. Toberas de demora. Son toberas f) de aguja modificadas, en las que se ha cambiado la forma de la aguja para disminuir la cantidad de inyección al principio de la entrega. Esto reduce la cantidad de combustible en la cámara cuando empieza la combustión y también reduce el "cascabeleo". Tobera Pintaux. Es una modificación (Fig. 6) de la tobera de aguja. Tiene un agujero auxiliar para atomización en la tobera, a fin de facilitar el arranque con el motor frío. A las rpm de arranque del motor, la válvula de aguja no se levanta lo suficiente para que el agujero para la aguja descargue combustible, sino que el agujero auxiliar produce una atomización mas fina que se requiere para el arranque del motor en frió. A velocidades normales de funcionamiento, las presiones en el sistema de combustible son más altas y la válvula de aguja se eleva más para que se despeje su barreno, que descarga la mayor parte del combustible. FIG. 6
  25. 25. 6. CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE LOS INYECTORES. Aunque todos los inyectores accionados por presión tienen los mismos principios de funcionamiento, hay muchas variaciones en ellos. Incluyen su longitud y diámetro y el método para sujetarlos en la culata de cilindros. Algunos son de montaje vertical y hay que desmontar la tapa de balancines para tener acceso a ellos. Hay otros montados en ángulo y más cerca del costado de la culata que son más accesibles. Inyectores de Tipo Lápiz. Es de tipo largo y delgado, en comparación con la mayor parte de los otros inyectores. Recibe el nombre de inyector tipo lápiz porque tiene más o menos esa forma; su marca de fábrica es Roosa Master. Este inyector largo permite que sus piezas funcionales estén lejos del calor de la cámara de combustión. En la figura 7 se ilustra un inyector tipo lápiz; es aplicado en los sistemas de combustible Caterpillar debido a la alta presión de combustible. Inyectores Tipo Cápsula. FIG. 7
  26. 26. Los inyectores tipo cápsula (Fig. 7 a) se utilizan en algunos motores Caterpillar. La tobera tiene la forma de una cápsula que incluye el resorte y la válvula. No se puede desarmar ni ajustar. 7. VARIACIONES EN EL DISEÑO. Hay muchas variaciones en el diseño de los inyectores y se ilustran tres de ellas en la figura 3.8 Son similares a los inyectores ya descritos pero tienen sus propias características. También están disponibles en diferentes diámetros. El inyector a) tiene la conexión para el tubo en la parte superior y una conexión de retorno en un lado. Tiene rosca para poder instalarlo en la culata. El ajuste de la presión es por medio de suplementos (lainas) colocados contra el extremo, del resorte. El inyector b) tiene una brida para sujetarlo con tornillos en la culata y tiene un tipo de filtro en el borde en la conexión de entrada, que protege el inyector porque retiene partículas que se pudieran desprender del tubo del inyector durante el servicio o por la vibración. La graduación de presión se ajusta con un tornillo prisionero contra la parte superior del resorte. El inyector c) se sujeta en la culata con una grapa. Tiene la conexión de entrada en la parte superior y la de retorno en un lado igual que el inyector a} se ajusta con lainas y para desarmarlo se saca la tuerca en su extremo inferior. FIG. 8
  27. 27. VERIFICACIÓN Y CONTROL DE LOS INYECTORES Síntomas de mal funcionamiento. La comprobación de los inyectores se debe hacer cuando se detecte un funcionamiento deficiente de los mismos. Los síntomas de mal funcionamiento de los inyectores son: la emisión de humos negros por el escape, la falta de potencia del motor, calentamiento excesivo, aumento del consumo de combustible y ruido de golpeteo del motor. Puede localizarse el inyector defectuoso haciendo la prueba de desconectarle el conducto de llegada de combustible mientras el motor está en funcionamiento. En estas condiciones se observa si el humo del escape ya no es negro, se cesa el golpeteo, etc., en cuyo caso, el inyector que se ha desconectado es el defectuoso. Hay que tener en cuenta que si desconectamos 3
  28. 28. un inyector el motor tiene que caer de vueltas, esto demuestra, que el inyector si que esta funcionando.
  29. 29. DIAGNÓSTICO Y MANTENIMIENTO DE INYECTORES Los inyectores deben trabajar en la forma correcta para lograr un buen funcionamiento del motor. La tobera tiene la función particular de inyectar el combustible finamente atomizado en la cámara de combustión. Los inyectores deficientes que no pueden ejecutar esa función producirán fallos, golpeteo, sobrecalentamiento del motor, pérdida de potencia, humo negro en el escape o mayor consumo de combustible (estos síntomas son similares a los que produce una bujía deficiente en un motor de gasolina). Los inyectores se deben desmontar para limpiarlos y probarlos a los intervalos recomendados. 1. LOCALIZACIÓN DE UN INYECTOR DEFICIENTE. Para localizar un inyector deficiente, con el motor a una velocidad mayor que la de ralenti, se aflojan los tubos de los inyectores por orden. Con esto se corta el paso de combustible a ese inyector y, si éste está bueno, habrá una caída considerable en la velocidad del motor. La velocidad no variará si ese inyector está deficiente. Con este método se puede localizar el inyector deficiente. Dado que se trata del mismo procedimiento que para purgar los tubos de los inyectores, el aire que haya en ellos se expulsará al momento de probar cada inyector. 2. DESMONTAJE DE LOS INYECTORES. El tubo del inyector se debe desconectar en el inyector y en la bomba para que quede suelto. Si se trata de desmontar un inyector con el tubo desconectado sólo en el extremo del inyector, se dañará o se doblará el tubo. Una vez que se desconectan el tubo del inyector y el tubo de retorno en la parte superior, se desmonta el inyector, de acuerdo con el tipo de sujeción. Si es con brida, hay que sacar las tuercas o tornillos que la sujetan en la culata. Si el inyector está sujeto en la culata con una grapa, se saca el tornillo de la grapa; si es del tipo roscado, hay que desenroscarlo, En los inyectores sujetos en la culata con brida o con grapa, puede ser necesario un extractor para liberar el inyector en su asiento en la culata, El extractor se coloca debajo de la brida y tiene un tornillo de presión que se coloca en la parte superior del inyector para sacarlo del orificio. El extractor también puede ser una palanca o barra, que suele tener una pata que ajusta entre el portatobera y la parte superior de la culata. Se hace palanca con cuidado para sacar el inyector. 3. PRUEBA DE INYECTORES.
  30. 30. Para probar un inyector en el motor, hay que sacarlo de la culata. Se conecta el inyector con su tubo pero de modo que apunte al lado opuesto al motor. Si los demás inyectores están instalados, hay que aflojar sus tuercas de unión para que no ocurra inyección en los cilindros y arranque el motor. Hay que poner el control de combustible en la posición de máximo combustible, como al arranque del motor; en otra forma, la bomba no enviará combustible al inyector. Se hace funcionar el arranque de modo que el inyector descargue en el aire, para poder observar el patrón de atomización, que debe ser uniforme y fina, sin humedad, "rayas", atomización lateral o escurrimiento. (Fig. 1) FIG. 1
  31. 31. 4. INSTALACIÓN DE LOS INYECTORES En la figura 2 se ilustra la instalación de un inyector en la culata. El rebajo en la culata, las caras de la arandela selladora de cobre y la cara del extremo del inyector deben estar limpias para evitar escapes de combustión. 1. Compruébese que el inyector queda libre en el rebajo en la culata y en los espárragos (birlos) de sujeción. Instálese nueva arandela de cobre. 2. Apriétense las tuercas en los espárragos con uniformidad para que la tobera no se incline y se trabe en el rebajo de la culata, pues se tendrá sellado deficiente en la arandela de cobre. Apriétense las tuercas a la torsión especificada. 3. Instálense los tubos de los inyectores. Hay que examinar ambos extremos para comprobar que quedan escuadrados en las uniones. Hay que apretar a mano las tuercas de unión en cada extremo y, luego, apretarlas más con una llave, un poco cada vez, hasta que el tubo quede sujeto con firmeza en su lugar. Nota. Para evitar daños a los tubos, compruébese que los tubos quedan bien escuadrados; no hay que apretar en exceso las tuercas de unión 5. SERVICIO A LOS INYECTORES Se necesita equipo especial para probar los inyectores, porque después de desarmarlos y volver a armarlos, hay que ajustarlos a las especificaciones. Para ello, se utiliza el probador de inyectores. Si no se tiene, se pueden instalar inyectores reconstruidos o enviar los inyectores a un taller especializado. FIG. 2
  32. 32. Como un ejemplo, se describirán el desarmado, limpieza, armado, pruebas y ajustes de un inyector típico (no de un inyector unitario). Para desarmar el inyector Se coloca el inyector en un dispositivo especial, con la brida bien asentada en las espigas. En la figura 3 se ilustra un inyector en el dispositivo para desarmar y se ilustra el inyector desarmado. Para desarmar se empieza en la parte superior; se quita la tuerca de tapa 1) para tener acceso a la tuerca 2) de ajuste del resorte que está roscada en el potatobera 3). Ahora se sacan el resorte 4) y su asiento y el vástago 5) del portatobera. Se saca la tuerca 8) de la tobera para sacar la lobera 6) y la válvula de aguja 7). Se limpian e inspeccionan las piezas antes de rearmar, probar y ajustar. La tobera y su aguja son piezas hermanadas de fábrica y no se deben mezclar con otras. Limpieza de la tobera y la válvula El equipo para limpieza de toberas consta de un cepillo de alambre de latón para limpiar el carbón de la tobera y la válvula, rasquetas de latón para limpiar los conductos internos en la tobera y un sujetador para el alambre delgado de acero para limpiar los orificios de atomización en el extremo de la tobera, en la figura 4 se ilustra un tipo de equipo y en la figura 5 el método para utilizarlo. Examínese si la tobera tiene carbón y compruébese si la válvula de aguja sale con facilidad de la tobera. Compruébese que la tobera no esté dañada ni decolorada por sobre calentamiento; luego. Efectúese lo siguiente (Fig. 5): FIG 3
  33. 33. a) Con el cepillo de alambre de latón límpiese todo el carbón del exterior de la tobera. b) Límpiense los canales pequeños de alimentación en la tobera con un tramo de alambre o con una broca, que se debe girar en el orificio. c) Para limpiar la galería de combustible, introdúzcase la rasqueta especial para la ranura hasta que su "nariz" entre en la galería. Oprímase la rasqueta con fuerza contra la galería y hágasela girar para sacar el carbón. d) Límpiese el carbón del lado de bóveda de la tobera con la rasqueta adecuada; también hágase presión y gírese la rasqueta contra los lados de la cavidad. e) Límpiese el asiento de la aguja con la rasqueta de configuración especial en la misma forma. Esta rasqueta es cónica, como la válvula de aguja, pero tiene un lado plano para poder rascar. f) Límpiense los agujeros de atomización con el alambre delgado del tamaño correcto, sujeto en la herramienta. El alambre sólo debe sobresalir alrededor de 2 mm. del extremo de la herramienta para que no se doble ni se rompa en un orificio de la tobera. Hay que introducir el alambre en el orificio con un ligero empuje y rotación hasta que el orificio esté limpio y el alambre pueda penetrar con libertad. g) Límpiese el carbón de la punta de la válvula de aguja con el cepillo de alambre. Después de limpiar el carbón de la tobera, se debe lavar con combustible Diesel u otro líquido limpiador aprobado y, después, de preferencia, se debe lavar a la inversa para eliminar cualesquiera partículas que queden en las cavidades de la tobera. Para ello, se coloca ésta en un FIG. 5 FIG. 4
  34. 34. adaptador y se monta en el probador de inyectores (Fig. 6). Se acciona con rapidez varias veces la palanca del probador para hacer pasar combustible a presión por la tobera en sentido inverso al normal. La válvula de aguja se instala en la tobera con ésta sumergida en un recipiente con combustible limpio. La válvula debe tener suficiente holgura en la cavidad para que caiga a su lugar al levantarla de su asiento, con la tobera en posición vertical. FIG. 6 Probador de inyectores: 1 recipiente y filtro para combustible, 2 válvula de retención, 3 tornillode purga de aire, 4 bomba de inyección, 5 palanca manual, 6 manómetro, 7 tubo, 8 tornillo de ajuste de presión de inyector. 9 contratuerca Limpieza del portatobera. Todas las piezas se deben lavar con Kerosén o combustible limpio y examinar si tienen daños. Los conductos y rebajos deben estar limpios. Se debe tener cuidado con la cara de presión que debe alinear con la cara de presión en la tobera para formar una unión hermética. Para armar. Se hace a la inversa de como se desarmó y se debe tener especial cuidado con la limpieza. Se monta el portatobera en el dispositivo. Se instala la tobera y la aguja y se sujeta con la tuerca de tobera. Esto se hace antes de colocar el resorte y comprimirlo contra la aguja, pues en otra forma será difícil determinar si las caras FIG. 6
  35. 35. de presión están bien alineadas, porque, en algunos portatoberas se utilizan espigas de guía. Una vez instalada la tobera, se arman: vástago, resorte, asiento, tuerca de ajuste y tuerca de tapa en la parte superior del inyector. Sin embargo habrá que quitar la tuerca de tapa durante el ajuste. Pruebas de los inyectores. En la figura 6 se ilustra un probador de inyectores. Para las pruebas y ajustes, se conecta, el inyector en el tubo del probador y se comprueba el patrón de atomización. El probador consiste en una bomba que se acciona con una palanca manual y un manómetro que se puede desconectar con un volante y una válvula de retención. También tiene un depósito para combustible y un filtro. En este probador, se utilizan el combustible o un líquido especial para pruebas. Antes de hacer la prueba, se cierra la válvula de retención para aislar y proteger el manómetro, después se acciona la palanca manual con rapidez varias veces para expulsar el aire del sistema. Nota para seguridad. Hay que apuntar la tobera lejos del operario cuando se acciona el probador por ningún motivo el chorro de atomización debe llegar a las manos o el cuerpo, pues tiene gran fuerza de penetración y puede ocasionar lesiones serias. Se realizan las siguientes pruebas. a) Graduación de la presión. Se quita la tuerca de tapa de la parte superior del inyector, se gira la tuerca de ajuste del resorte para dar la presión especificada de apertura o disparo. por ejemplo, entre 160 y 170 atmósferas. Para ello se mueve la palanca del probador con lentitud hacia abajo y se observa el momento en que oscila la aguja del manómetro para indicar la apertura de la válvula de aguja. Para ajustar la presión se aprieta la tuerca de ajuste del resorte para aumentarla o se afloja para disminuirla. Esto aumenta o reduce la fuerza del resorte que mantiene a la aguja contra su asiento. Algunos inyectores tienen ajuste de presión con suplementos (lainas) en vez de la tuerca. Para graduar la presión, se modifica el espesor de los suplementos encima del resorte. Si se agregan .suplementos se aumentan la fuerza del resorte y la graduación de la presión; si se quitan, se reduce la graduación de la presión del inyector.
  36. 36. b) Caída de presión. Se aumenta la presión casi hasta la de inyección y se deja de accionar la palanca. Se observa el tiempo requerido para que caiga la presión. Por ejemplo, una caída de 150 a 100 atmósferas puede requerir seis segundos. Si la caída ocurre en menos tiempo, indica holgura excesiva entre la aguja y la tobera o tiene posible fuga entre la tobera y el portatobera. c) Hermeticidad del sello. La punta de la tobera debe permanecer casi seca con una presión de unas 10 atmósferas; no existirá tendencia a la formación de una gota en la punta. d) Patrón de atomización Con la válvula de retención cerrada, se acciona con rapidez la palanca manual y se observa la atomización o pulverización. Se debe producir una atomización fina y uniforme. En la figura 7 se ilustran los patrones de atomización bueno, aceptable y malo en una tobera de un orificio. Los diagramas del patrón de atomización de una tobera de cuatro orificios de la figura 8 señalan el modo en que una tobera en buenas condiciones produce un patrón uniforme. También se muestra la deformación debida a un orificio obstruido en forma total o parcial. FIG. 7 FIG. 8
  37. 37. Lecturas del manómetro Las lecturas del manómetro se han expresado en atmósferas; una atmósfera es equivalente a la presión atmosférica al nivel del mar. También se puede utilizar el término “bar”, que es también para medir presión atmosférica y tiene casi el mismo valor. Cuando los manómetros están graduados en libras por pulgada cuadrada (psi); una atmósfera o un bar. equivale a unas 14.7 psi. En el sistema internacional (SI) equivale a 100 kPa. Si las lecturas se van a expresar en atmósferas, éstas equivalen a unas 30 pulgadas o 750 mm de Hg. 7. REACONDICIONAMIENTO DE INYECTORES. La aguja y su asiento en la tobera son las dos piezas del inyector que sufren mayor desgaste durante el funcionamiento, pues se empuja la aguja en forma continua contra su asiento. Además la aguja y la tobera están sometidas al calor de la cámara de combustión. Se desgastan y pican en forma gradual y pueden permitir fugas después de cierto tiempo de trabajo.
  38. 38. La tobera y su asiento en las toberas de orificios múltiples tienen diferentes ángulos (Fig. 9) esto produce contacto lineal entre la aguja y su asiento. La zona de contacto entre las dos piezas aumenta en forma gradual con el desgaste y se pierde el contacto lineal conforme se ensancha el asiento. El reacondicionamiento de la tobera restaura los ángulos correctos en la punta de la aguja y en el asiento. Incluye asentar la aguja y el asiento con asentadores separados con los ángulos correctos. No hay que asentarlos al mismo tiempo, porque se anularía el ajuste de interferencia y sólo se tendría un asiento más ancho. Asentamiento de la tobera. Las herramientas asentadoras se ilustran en la figura 10. el asentador para el asiento de la tobera es de acero de con punta de hierro fundido. El asentador se monta en el collar de la máquina asentadora y se sostiene la tobera contra el asentador como se muestra en la figura 11. FIG. 9 FIG. 10 FIG. 11
  39. 39. Durante el asentamiento, se aplica una pequeña cantidad de compuesto asentador en la punta de la herramienta. Se mueve la boquilla con rapidez hacia el frente y atrás en el asentador, de modo que la punta de éste haga contacto con el asiento de la tobera, pero sólo unos cuantos segundos cada vez. Se efectúan uno o dos asentamientos que duren unos 30 segundos cada uno; después, se limpia la tobera y se la lava a la inversa. Luego, se examina con el microscopio iluminador , que ilumina y amplifica la superficie del asiento. Si el acabado del asiento está conecto su superficie se verá limpia y continua. Asentamiento de la aguja. El asentador de la aguja es de hierro tundido hay asentadores de cobre para el acabado o para agujas en buenas condiciones, el ángulo del agujero cónico en el centro del asentador se puede rectificar por medio de una cuchilla especial. Para asentar la aguja, se monta en el porta brocas de un taladro de banco con el asentador en la placa de base del taladro (Fig. 12). Se aplica una pequeña cantidad de compuesto asentador en el extremo de la aguja. Se hace funcionar el taladro a unas 450 rpm, se mueve la aguja hacia arriba y abajo con rapidez de modo que haga contacto con el asentador unos 5 segundos cada vez. Se examina la aguja después de unos 30 segundos de asentar, luego de los cuales el extremo de la aguja debe estar libre de picaduras y desgaste. Asentamiento de las toberas de aguja. Estas toberas y sus agujas se asientan en la misma forma que las toberas de orificios múltiples. Sin embargo, debido a su construcción, sólo se debe efectuar FIG. 12 FIG. 13 RECTIFICACIÓN DE UNA AGUJA
  40. 40. un asentamiento mínimo, porque puede alterar la posición de la aguja y su alzada en la tobera. Caras de la tobera. Las superficies planas de la tobera y el portatobera se pueden asentar a mano en una placa asentadora plana que tenga ranuras cruzadas delgadas para retener el compuesto asentador. Se oprime con firmeza la superficie de la tobera o el portatobera contra la placa y se la mueve en forma de un "8". Hay que asentar la superficie antes de asentar el asiento de la tobera. Alzada de la aguja. La alzada de la aguja es importante porque se refleja en el funcionamiento del inyector. El asentamiento de la aguja y la tobera hará que la aguja quede a mayor profundidad y tenga más alzada. La alzada de la aguja se puede comprobar con un micrómetro de carátula montado en un adaptador especial. Si es excesiva, se corrige con el asentamiento de las caras planas dé la tobera o el portatobera como se describió. 4
  41. 41. BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA 1. CAMPOS DE APLICACIÓN DE LAS BOMBAS DE INYECCIÓN. Las bombas de inyección en su generalidad vienen clasificadas por su aplicación y su tipo de trabajo en el área diesel, en la figura 1 se presenta un cuadro de aplicaciones para distintos sectores diesel. M, MW, A, P, ZWM, CW: son bombas de inyección en línea de tamaño constructivo ascendente. PF: bombas de inyección individuales. VE: bombas de inyección rotativas de émbolo axial. VR: bombas de inyección rotativas de émbolos radiales. UPS: unidad de bomba-tubería-inyector. UIS: unidad de bomba-inyector. CR: Common Rail. Para vehículos de gran tamaño como locomotoras barcos y vehículos industriales se utilizan motores diesel alimentados con sistemas de inyección regulados mecánicamente. Mientras que para turismos y también vehículos industriales los sistemas de inyección se regulan electrónicamente por una regulación electrónica diesel (EDC). 2. PROPIEDADES Y DATOS CARACTERÍSTICOS DE LAS BOMBAS DE INYECCIÓN. FIG. 1
  42. 42. SISTEMAS DE INYECCIÓN INYECCIÓN DATOS RELATIVOS AL MOTOR CAUDAL INYECC X CARRERA (mm3) PRESIÓN MÁX. (BAR) m, e, em, M, V DI IDI VE, NE Nº cilindros Nº RPM POTENCIA MÁX. POR CILINDRO (Kw)
  43. 43. BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA M 60 550 m, e IDI - 4…………..6 5000 20 A 120 750 m DI/IDI - 2....12 2800 27 MW 150 1100 m DI - 4.....8 2600 36 P 3000 250 950 m, e DI - 4....12 2600 45 P 7100 250 1200 m, e DI - 4....12 2500 55 P 8000 250 1300 m, e DI - 6....12 2500 55 P 8500 250 1300 m, e DI - 4....12 2500 55 H 1 240 1300 e DI - 6.....8 2400 55 H 1000 250 1350 e DI - 5.....8 2200 70 BOMBAS DE INYECCIÓN ROTATIVAS VE 120 1200/350 m DI/IDI - 4.....6 4500 25 VE...EDC 70 1200/350 e, em DI/IDI - 3.....6 4200 25 VE...MV 70 1400/350 e, MV DI/IDI - 3.....6 4500 25 BOMBAS DE INYECCIÓN ROTATIVAS DE ÉMBOLOS AXIALES VR..MV 135 1700 e, MV DI - 4, 6 4500 25 BOMBAS DE INYECCIÓN DE UN SOLO CILINDRO PF(R)... 150.... 800... m, em DI/IDI - cualquiera 300... 75...... 18000 1500 2000 1000 UIS 30 2) 160 1600 e, MV DI VE 8 3a) 3000 45 UIS 31 2) 300 1600 e, MV DI VE 8 3a) 3000 75 UIS 32 2) 400 1800 e, MV DI VE 8 3a) 3000 80 UIS-P1 3) 62 2050 e, MV DI VE 8 3a) 5000 25 UPS 12 4) 150 1600 e, MV DI VE 8 3a) 2600 35 UPS 20 4) 400 1800 e, MV DI VE 8 3a) 2600 80 UPS (PF(R) 3000 1400 e, MV DI VE 6.....20 1500 500 SISTEMAS DE INYECCIÓN DE ACUMULADOR (COMMON RAIL) CR 5) 100 1350 e, MV DI VE(5a)/NE 3......8 5000 5b) 30 CR 6) 400 1400 e, MV DI VE(6a)/NE 6......16 2800 200 Tipo de regulación: m mecánicamente; e electrónicamente; em electromecánicamente; MV electroválvula.DI: inyección directa; IDI: inyección indirecta. VE: inyección previa; NE: inyección posterior.2) UIS unidad de bomba-inyector para vehículos industriales; 3) UIS para turismos; 3a) con dos unidades de control es posible también número mayor de cilindros; 4) UPS unidad de bomba-tubería-inyector para vehículos industriales y autobuses; 5) CR Common Rail 1ª generación para turismos y vehículos industriales ligeros; 5a) hasta 90º kW (cigüeñal) antes del PMS elegible libremente; 5b) hasta 5500 rpm en marcha con freno motor; 6) CR para vehículos industriales, autobuses y locomotoras diesel; 6a) hasta 30º kW antes del PMS.
  44. 44. 3. CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS DE TIPO “A”. Las bombas de inyección tipo “A” pueden ser identificadas a simple vista ya que se caracterizan (constructivamente) por presentar una ventana lateral, (detallada en la figura 3) esta ventana permite operar la bomba en condiciones de mantenimiento, y reparación de la misma, internamente este tipo de bombas presentan componentes de regulación de la carrera inicial mediante tuercas de ajuste ubicadas encima del taqué de impulsión y la regulación del caudal mediante el desplazamiento de la corona dentada (fig. 5). Las bombas de tipo “A” son aplicadas en unidades motorizadas donde permite desarrollar potencias hasta 25 Kw/cil. Tal como muestra la figura 2. FIG. 2
  45. 45. Todas las bombas de inyección en línea presentan un elemento de bombeo para cilindro del motor, es decir que: si se trata de un motor de cuatro cilindros, entonces la bomba inyectora tendrá cuatro elementos de bombeo, y si trabaja en motor de seis cilindros, la bomba tendrá seis elementos de bombeo, así mismo presentan una plaqueta de identificación de la misma. NOTA. ES MUY IMPORTANTE INTERPRETAR UNA PLACA DE IDENTIFICACIÓN DE LA BOMBA DE INYECCIÓN, YA QUE GRACIAS A ELLA PODREMOS ESTABLECER DATOS PRECISOS EN CUANTO AL MANTENIMIENTO, REPARACIÓN Y SOBRE TODO SU AJUSTE FINAL. Fig. 3 FIG. 4
  46. 46. 4. ELEMENTO DE BOMBEO. Se denomina elemento de bombeo de la bomba de inyección al conjunto de piezas que permiten elevar la presión de combustible, un elemento de bombeo consta de los siguientes componentes: FIG. 4. 1. Válvula de suministro, 2. Cilindro, 3. Émbolo buzo, 4. Corona dentada, 5. Talón de impulso del émbolo, 6. Muelle de retorno, 7. Perno de regulación y tuerca de ajuste, 8. Taqué de impulsión y rodillos, 9. Eje de levas. FIG. 5
  47. 47. 5. FASES DE OPERACIÓN. Las fases de operación de la bomba de inyección están detalladas en la figura 6 1. Suministro de combustible. 2. Carrera inicial (precarrera) 3. Carrera efectiva (el inyector pulveriza combustible) 4. Fin de la carrera efectiva 5. Retorno. 6. PMS. Del émbolo buzo. 6. CONTROL DE CAUDAL. El control de la cantidad de combustible a inyectar está comandado por el regulador de la bomba de inyección ( FIG. 7), quien dependiendo de las revoluciones y carga del motor posiciona sus contrapesos modificando el movimiento de la corona dentada y ésta a su vez modifica también la posición del émbolo controlando así la cantidad de combustible a inyectar. FIG. 6 FIG. 7
  48. 48. a) MÁXIMA ENTREGA DE COMBUSTIBLE b) MÍNIMA ENTREGA DE COMBUSTIBLE c) ENTREGA NULA (MOTOR SE APAGA)
  49. 49. 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 que 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 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.
  50. 50. Cuando el pistón desciende en el cilindro crea una depresión que permite la entrada a él del diesel 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 diesel. La subida del pistón, produce la inyección del combustible. Al comienzo de esta subida, las lumbreras no están tapadas y por ello, el diesel es devuelto en parte hacia el conducto de alimentación (11). 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 esta, 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 reaspiración), esta se abre venciendo la fuerza de su muelle, con lo cual, el combustible pasa al
  51. 51. 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 irá 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. 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
  52. 52. 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 leva 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. Las diferencias de presiones que se originan entre la parte superior de la válvula de reaspiración 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 continua entrando al cilindro. Llegado un
  53. 53. 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 reaspiración 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 reaspiración de un determinado volumen dentro de la canalización, lo que da lugar a una expansión rápida del combustible provocando, en consecuencia, el cierre brusco del inyector cortando así la alimentación de combustible al cilindro del motor evitando el goteo.
  54. 54. 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 retroceso. Esta 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. 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.
  55. 55. 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 Diesel, estas variaciones se obtienen actuando únicamente sobre la cantidad de diesel 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. En un motor Diesel para provocar su paro debemos cortar el suministro de combustible que inyectamos en sus cilindros, para ello los motores dotados con bomba de inyección en 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.
  56. 56. 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.
  57. 57. 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 Diesel, 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 (damper). 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 abridadas, 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.
  58. 58. BOMBA TIPO “VE” (SISTEMA DE BAJA PRESIÓN) 1. APLICACIONES El campo de aplicación y el diseño de la bomba vienen determinados por el nº de rpm, la potencia y el tipo de construcción del motor diesel. Las bombas de inyección rotativas se utilizan principalmente en automóviles de turismo, camiones, tractores y motores estacionarios. 2. GENERALIDADES A diferencia de la bomba de inyección en línea, la rotativa del tipo VE no dispone más que de un solo cilindro y un solo émbolo distribuidor, aunque el motor sea de varios cilindros. La lumbrera de distribución asegura el reparto, entre las diferentes salidas correspondientes al nº de cilindros del motor, del combustible alimentado por el émbolo de la bomba. (FIG. 1) SISTEMA DE COMBUSTIBLE PARA BOMBA “VE” En el cuerpo cerrado de la bomba se encuentran reunidos los siguientes componentes con sus respectivas funciones: (FIG. 2) FIG. 1 5
  59. 59. 1. Bomba de alimentación de aletas: aspira combustible del depósito y lo introduce al interior de la bomba de inyección. 2. Bomba de alta presión con distribuidor: genera la presión de inyección, transporta y distribuye el combustible. 3. Regulador mecánico de velocidad: regula el régimen, varia el caudal de inyección mediante el dispositivo regulador en el margen de regulación. 4. Válvula electromagnética de parada: corta la alimentación de combustible y el motor se para. 5. Variador de avance: corrige el comienzo de la inyección en función del régimen (nº de rpm motor). nota: la bomba rotativa de inyección también puede estar equipada con diferentes dispositivos correctores, que permiten la adaptación individual a las características especificas del motor diesel (p. ejemplo para motores equipados con turbo se utiliza un tipo de bomba que tiene un dispositivo corrector de sobrealimentación). 3. ESTRUCTURA El eje de accionamiento de la bomba va alojado en el cuerpo de ésta. Sobre el va dispuesta en primer lugar la bomba de alimentación de aletas (también llamada bomba de transferencia). Detrás del eje se encuentra el anillo de rodillos, que no es solidario con el eje de accionamiento aunque se encuentra alojado, así mismo, en el cuerpo de la bomba. Por medio del disco de levas que se apoya sobre los rodillos del anillo y es accionado por el eje, se consigue un movimiento simultáneamente rotativo y longitudinal, que se transmite al émbolo distribuidor, el cual es guiado por la cabeza hidráulica, solidaria del cuerpo de la bomba. En este van fijados el dispositivo eléctrico de parada mediante corte de la alimentación de combustible, el tapón roscado con tornillo de purga y las válvulas de impulsión con los correspondientes racores. El grupo regulador es movido por el accionamiento correspondiente solidario del eje conductor, a través de una rueda dentada. El grupo regulador va equipado con pesos centrífugos y el manguito regulador. El mecanismo regulador, compuesto por las palancas de ajuste, de arranque y tensora, va alojado en el cuerpo y es giratorio. Sirve para modificar la posición de la corredera de regulación del émbolo de bomba. En la parte superior del mecanismo regulador actúa el resorte de regulación, unido a la palanca de control a través del eje de esta. El eje va alojado en la tapa del regulador, mediante lo cual y a través de la palanca de control se actúa sobre el funcionamiento de la bomba. La tapa del regulador cierra por arriba la bomba de inyección. En el regulador van dispuestos, además, el tornillo de ajuste del caudal de plena carga, el estrangulador de rebose y el tornillo de ajuste de régimen. 4. COMPONENTES DE UNA BOMBA VE: 1.- Válvula reguladora de presión en el interior de la bomba. 2.- Grupo regulador del caudal de combustible a inyectar. 3.- Estrangulador de rebose (retorno a deposito). 4.- Cabezal hidráulico y bomba de alta presión. 5.- Bomba de alimentación de aletas. 6.- Variador de avance a la inyección. 7.- Disco de levas. 8.- Válvula electromagnética de parada. FIG. 2
  60. 60. Montado en sentido transversal al eje de accionamiento de la bomba, en la parte inferior de la bomba va alojado el variador de avance hidráulico. Su funcionamiento es influido por la presión interna de la bomba de inyección. La presión depende del nº de rpm. a la que gire la bomba de alimentación de paletas y de la válvula reguladora de presión. 5. ACCIONAMIENTO DE LA BOMBA En los motores de 4 tiempos, la velocidad de rotación de la bomba es la mitad de la del cigüeñal del motor diesel y la misma velocidad que la del árbol de levas. El accionamiento de las bombas es forzado y, además se realiza, de forma que el eje conductor de la bomba gira en perfecto sincronismo con el movimiento del pistón del motor. Este movimiento sincrónico se consigue mediante correa dentada, piñón de acoplamiento, rueda dentada o cadena. Hay bombas rotativas de inyección para giro a derechas o a izquierdas. El orden de inyección depende, por tanto, del sentido de rotación, pero las salidas inyectan siempre el combustible según el orden geométrico de disposición. Para evitar confusiones con la designación de los cilindros del motor, las salidas de la bomba se designan con A, B, C, etc. 6. SECCIÓN DE BAJA PRESIÓN Los elementos que forman la parte de baja presión en las bombas rotativas son: - Bomba de alimentación de aletas. - Válvula reguladora de presión. - Estrangulador de rebose. En el circuito de alimentación de los motores diesel, el combustible es aspirado del depósito mediante la bomba de alimentación de aletas y transportado al interior de la bomba de inyección. Para obtener en el interior de la bomba una presión determinada en función del régimen (nº de rpm), se necesita una válvula reguladora de presión que permita ajustar una presión definida a un determinado régimen. La presión aumenta proporcionalmente al aumentar el nº de rpm, es decir, cuanto mayor sea el régimen, mayor será la presión en el interior de la bomba. Una parte del caudal de combustible transportado retorna, a través de la válvula reguladora de presión a la entrada de la bomba de aletas. Además, para la refrigeración y auto purga de aire de la bomba de inyección, el combustible retorna al depósito de combustible a través del estrangulador de rebose dispuesto en la parte superior de la bomba. FIG. 3
  61. 61. Elementos que forman la parte de baja presión de una bomba de inyección: 1.- Eje de accionamiento; 2.- Válvula reguladora de presión; 3.- Anillo de apoyo; 4.- Rueda dentada de accionamiento del regulador de caudal de combustible; 5.- Garra del eje; 6.- Anillo excéntrico; 7.- Estrangulador de rebose. a) BOMBA DE SUMINISTRO DE PALETAS: (FIG. 5) Esta montada en torno 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 rotor de aletas está rodeado por un anillo excéntrico (3) alojado en el cuerpo. Las cuatro aletas (1) del rotor (2) son presionadas hacia el exterior, contra el anillo excéntrico (3), por efecto del movimiento de rotación y de la fuerza centrifuga 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 a la válvula reguladora de presión. FIG. 4 FIG. 5
  62. 62. b) VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN. Válvula reguladora de presión: situada cerca de la bomba de alimentación de aletas. Esta válvula es de corredera, tarada por muelle, con lo que se puede variar la presión en el interior de la bomba de inyección según el caudal de combustible que se alimente. Si la presión de combustible excede un determinado valor, el embolo de la válvula abre el taladro de retorno, de forma que el combustible pueda retornar a la entrada de la bomba de alimentación de aletas. La presión de apertura de la válvula la determina la tensión previa del muelle de compresión. c) VÁLVULA DE REBOSE Estrangulador de rebose: va roscado en la parte superior de la bomba de inyección. Permite el retorno de un caudal variable de combustible al depósito, a través de un pequeño orificio (diámetro 0.6 mm.). El taladro ofrece una resistencia a la salida de combustible, por lo que se mantiene la presión en el interior de la bomba. Como en el recinto interior de la bomba se necesita una presión de combustible exactamente definida de acuerdo con el régimen, el estrangulador de rebose y la válvula reguladora de presión están coordinados entre sí en lo que al funcionamiento se refiere. FIG. 6 FIG. 7
  63. 63. SISTEMA DE ALTA PRESIÓN BOMBAS TIPO “VE” 1. SECCIÓN DE ALTA PRESIÓN. Elementos de la bomba encargados de generar y distribuir el combustible a alta presión: 1.- Eje de accionamiento; 2.- Disco cruceta; 3.- Anillo de rodillos; 4.- Rodillo; 5.- Disco de levas; 6.- Arandelas de ajuste; 7.- Embolo distribuidor; 8.- Puente elástico; 9.- Corredera de regulación; 10.- Cabeza distribuidora; 11.- Muelle; 12.- Racor de impulsión (válvula de reaspiración). 2. FUNCIONAMIENTO DE LA SECCIÓN DE ALTA PRESIÓN DE LA BOMBA El movimiento rotativo del eje de accionamiento (1) se transmite al émbolo distribuidor (7) por medio de un acoplamiento. Las garras del eje de accionamiento y del disco de levas (5) engranan en el disco cruceta (2) dispuesto entre ellas. Por medio del disco de levas, el movimiento giratorio del eje de accionamiento se convierte en un movimiento de elevación y giro. Esto se debe a que la trayectoria de las levas del disco discurre sobre los rodillos del anillo. El émbolo distribuidor es solidario del disco de levas por medio de una pieza de ajuste, y está coordinado por un arrastrador. El desplazamiento del émbolo distribuidor hacia el punto muerto superior (PMI) está asegurado por el perfil del disco de levas. Los dos muelles antagonistas del émbolo, dispuestos simétricamente, que reposan sobre la cabeza distribuidora (10) y actúan sobre el émbolo distribuidor a través de un puente elástico (8), que provocan el desplazamiento del émbolo al punto muerto inferior (PMI). Además, dichos muelles impiden que el disco de levas pueda saltar, a causa de la elevada aceleración, de los rodillos del anillo. Para que el émbolo distribuidor no pueda salirse de su posición central a causa de la presión centrifuga, se ha determinado con precisión la altura de los muelles antagonistas del émbolo que están perfectamente coordinados. FIG. 1
  64. 64. 3. DISCOS DE LEVAS Y FORMAS DE LEVA Además de la función motriz del eje de accionamiento, el disco de levas influye sobre la presión de inyección y sobre la duración de esta. Los criterios determinantes a este respecto son la carrera y la velocidad de elevación de la leva. Según la forma de la cámara de combustión y el método de combustión de los distintos tipos de motor, las condiciones de inyección deberán producirse de forma individualmente coordinada. Por esta razón, para cada tipo de motor se calcula una pista especial de levas que luego se coloca sobre la cara frontal del disco de levas. El disco así configurado se monta acto seguido en la correspondiente bomba de inyección Por esta razón, los discos de levas de las distintas bombas de inyección no son intercambiables entre si. 4. CONJUNTO DE LA BOMBA La cabeza y el émbolo distribuidores, así como la corredera de regulación están tan exactamente ajustados entre sí (por rodaje) que su estanqueidad es total incluso a las presiones más elevadas. Las perdidas por fugas son ínfimas pero tan inevitables como necesarias para la lubricación del émbolo distribuidor. Por esta razón, en caso de sustitución deberá cambiarse el conjunto de bomba completo; en ningún caso el émbolo distribuidor, la cabeza distribuidora o la corredera de regulación, por separado. Conjunto de cabeza y émbolo distribuidores: 1.-Cabeza distribuidora; 2.- Embolo distribuidor; 3.- Racor de impulsión; 4.- Válvula de reaspiración (también llamada de impulsión); 5.- Corredera de regulación. FIG. 2
  65. 65. 5. FASES DE LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL COMBUSTIBLE A ALTA PRESIÓN. Entrada de combustible: Con el émbolo (1) en posición PMI (Punto Muerto Inferior), el combustible entra al recinto de alta presión (5), a través del canal de entrada (3) y la ranura de control (4). Alimentación de combustible. Durante la carrera de PMI hacia PMS (Punto Muerto Superior), el émbolo cierra el canal de entrada (3), sometiendo a presión al combustible que se encuentra en el recinto de alta presión (5). Durante el movimiento giratorio del embolo (1) la ranura de distribución (8) coincide con uno de los orificios que tiene la cabeza distribuidora (7) y que alimenta a uno de los inyectores. Fin de alimentación. La alimentación de combustible concluye en cuanto la corredera de regulación (2) abre los orificios de descarga (9). Entrada de combustible. Cuando el émbolo retorna de PMS hacia PMI en su movimiento alternativo y sumando a este el movimiento rotativo se cierra la ranura de distribución (8) y se abre el canal de entrada (3) para volverse a llenar de combustible el recinto de alta presión (5). Las fases que sirven para generar y distribuir el combustible a alta presión que se ven en el cuadro superior corresponde a la alimentación de uno de los cilindros del motor. En el caso de un motor de 4 cilindros el émbolo (1) describe un cuarto de vuelta entre las posiciones PMI y PMS y un sexto de vuelta si se trata de un motor de 6 cilindros.
  66. 66. 6. VÁLVULA DE REASPIRACIÓN (TAMBIÉN LLAMADA DE IMPULSIÓN) 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. Esquema de una válvula de reaspiración: 1.- Salida de combustible hacia inyector a través del tubo; 2.- Pistón de expansión; 3.- Cono de válvula; 4.- Muelle; 5.- Porta-válvula unido a la bomba. 4.13.1FUNCIONAMIENTO Al final de la inyección, la válvula desciende bajo la acción del muelle (4). El pistón de expansión (2) se introduce en el porta-válvula (5), antes de que el cono de válvula (3) descienda sobre su asiento, aislando el tubo de alimentación de inyector (1). El descenso de la válvula (3) realiza una reaspiración de un determinado volumen dentro de la canalización, lo que da lugar a una expansión rápida del combustible provocando, en consecuencia, el cierre brusco del inyector. FIG. 3 FIG. 4
  67. 67. REGULADORES MECÁNICOS PARA BOMBA “VE” 1. INTRODUCCIÓN. El comportamiento de los vehículos diesel es satisfactorio cuando el motor responde a cualquier movimiento del acelerador. Al ponerlo en marcha, no debe tender a pararse de nuevo. Cuando se varía la posición del pedal del acelerador, el vehículo debe acelerar o retener sin tirones. A idéntica posición del acelerador y con pendiente constante de la calzada, la velocidad de marcha debe mantenerse asimismo constante. Al dejar de pisar el acelerador, el motor debe retener el vehículo. En el motor diesel, estas funciones están encomendadas al regulador de régimen o también llamado regulador de la dosificación de combustible. 2. FUNCIONES DEL REGULADOR a) REGULADOR DEL RALENTÍ El motor diesel no funciona con un régimen de ralentí inferior al prefijado, si dicho régimen ha sido regulado. b) REGULACIÓN DEL RÉGIMEN MÁXIMO En caso de bajada de régimen máximo de plena carga esta limitado al de ralentí superior. El regulador considera esta situación y retrae la corredera de regulación hacia la dirección de parada. El motor recibe menos combustible. c) REGULACIÓN DE REGÍMENES INTERMEDIOS Esta función corre a cargo del regulador de todo régimen. Con este tipo de regulador también se pueden mantener constantes, dentro de determinados limites, los regímenes comprendidos entre el de ralentí y el máximo. Además de sus funciones propias, al regulador se le exigen funciones de control: - Liberación o bloqueo de un caudal mayor de combustible necesario para el arranque. - Variación del caudal de plena carga en función del régimen (corrección). Para estas funciones adicionales, se precisan, en parte, dispositivos adaptadores. FIG. 1 6
  68. 68. 3. REGULADOR DE TODO RÉGIMEN El regulador de todo régimen ajusta este entre el de arranque y el máximo. Con este regulador se pueden regular, además de los regímenes de ralentí y el nominal, cualquier otro régimen que se encuentre comprendido entre estos. Esquema de regulador de todo régimen: 1,2.- Pesos centrífugos; 3.- Manguito regulador; 4.- Palanca tensora; 5.- Palanca de arranque; 6.- Muelle de arranque; 7.- Corredera de regulación; 8.- Taladro de mando del émbolo distribuidor; 9.- Embolo distribuidor; 10.- Tornillo de ajuste, régimen del ralentí; 11.- Palanca de control de todo régimen; 12.- Muelle de regulación; 13.- Perno de fijación; 14.- Muelle de ralentí; a.- Carrera del muelle de arranque; c.- Carrera del muelle de ralentí; d1 Carrera útil máxima, arranque; d2.- Carrera útil mínima, ralentí; 0.- Punto de giro para 4 y 5. 4. CONSTRUCCIÓN El bloque regulador que comprende los pesos centrífugos y su carcasa, así como el muelle de regulación y el grupo de palancas, es movido por el eje de arrastre de la bomba. El bloque regulador gira sobre el eje de regulación solidario del cuerpo de la bomba. El movimiento radial de los pesos centrífugos se transforma en desplazamiento axial del manguito regulador. La fuerza del manguito regulador y su recorrido influyen en la posición del mecanismo regulador, compuesto por tres palancas: la de ajuste, la tensora y la de arranque. La palanca de ajuste gira sobre un pivote alojado en el cuerpo de la bomba y se puede graduar mediante el tornillo de ajuste de caudal de alimentación. Las palancas de sujeción y de arranque pivotan también sobre la de ajuste. La palanca de arranque dispone en su parte inferior de una rotula que actúa sobre la corredera de regulación, en oposición a la cual, en su parte superior, va fijado el muelle de arranque. En la parte superior de la palanca tensora va fijado el muelle de ralentí por medio de un perno de retención, al que también va enganchado el muelle de regulación. La palanca de control y el eje de está forman la unión con la que regula el régimen. La posición del mecanismo de regulación queda definida por la interacción de las fuerzas del muelle y el manguito. El movimiento de control se transmite a la corredera de regulación y de esta forma se determina el caudal de alimentación del émbolo distribuidor. 5. COMPORTAMIENTO EN EL ARRANQUE Cuando la bomba rotativa de inyección esta parada, los pesos centrífugos se encuentran en reposo, y el manguito regulador en su posición inicial. La palanca de arranque se desplaza a la posición de arranque mediante el muelle de arranque, que la hace girar alrededor de su punto de rotación "0". Simultáneamente, la rotula de la palanca de arranque hace que la corredera de FIG. 2
  69. 69. regulación se desplace sobre el émbolo distribuidor en la dirección del caudal de arranque, con el resultado de que el émbolo distribuidor debe recorrer una carrera útil considerable (volumen de alimentación máximo = caudal de arranque) hasta que se produce la limitación determinada por el mando. De este modo, al arrancar se produce el caudal necesario para la puesta en marcha. El régimen mas bajo (régimen de arranque) es suficiente para desplazar el manguito regulador, en oposición al débil muelle de arranque, una distancia igual a a. La palanca de arranque vuelve a girar entonces alrededor del punto "0", y el caudal de arranque se reduce automáticamente al necesario para el ralentí. 6. REGULACIÓN DE RALENTÍ Una vez arrancado el motor diesel, al soltar el acelerador, la palanca de control de régimen pasa a la posición de ralentí, quedando apoyada entonces sobre su tope del tornillo de ajuste de éste. El régimen de ralentí ha sido elegido de modo que, en ausencia de carga, el motor continúe funcionando de forma segura y sin el riesgo de que se pare. La regulación la asegura el muelle de ralentí dispuesto sobre el perno de sujeción. Este mediante el equilibrio en contra de la oposición creada por los pesos centrífugos. Mediante este equilibrio de fuerzas se determina la posición de la corredera de regulación respecto del orificio de descarga del émbolo distribuidor y, por lo tanto, se fija la carrera útil. Cuando los regímenes superan el margen de ralentí, finaliza el recorrido "c" del muelle y se vence la resistencia opuesta por el muelle. 7. FUNCIONAMIENTO EN CARGA En servicio la palanca de control de régimen pivota y adopta una posición definida por el régimen o la velocidad de desplazamiento deseada del vehículo. Esta posición la determina el conductor mediante la correspondiente posición del acelerador. La acción de los muelles de arranque y de ralentí queda anulada para regímenes superiores al margen de ralentí. Aquellos no influyen sobre la regulación. El muelle de regulación interviene solo en el siguiente caso. Ejemplo: El conductor acciona el acelerador y pone la palanca de mando de régimen en una posición determinada que debe corresponder a la velocidad deseada (superior). Esta corrección somete al muelle de regulación a una tensión de un valor determinado. El efecto de la fuerza del muelle de regulación es por tanto superior al de la fuerza centrifuga. Las palancas de arranque y de sujeción siguen el movimiento del muelle, es decir, pivotan alrededor del eje "0" y transmiten el movimiento a la corredera, desplazándola en el sentido de caudal máximo. Este aumento del caudal de alimentación determina una subida del régimen, acción que obliga a los pesos centrífugos a desplazarse hacia al exterior y empujar el manguito regulador en oposición a la fuerza del muelle actuante. Sin embargo la corredera de regulación permanece en "máximo" hasta que el par se equilibra. Si el régimen motor sigue aumentando, los pesos centrífugos se desplazan mas hacia afuera, predominando entonces el efecto de la fuerza del manguito de regulación. Por consiguiente, las palancas de arranque y de sujeción pivotan alrededor de su eje común"0" y desplazan la corredera de regulación en el sentido de "parada", con lo que el orificio de descarga queda libre antes. El caudal de alimentación puede reducirse hasta "caudal nulo", lo que garantiza la limitación de régimen. Si la carga (ejemplo: en una pendiente) es tan pronunciada que la corredera de regulación se encuentra en la posición de plena carga, pero el régimen disminuye a pesar de ello, los pesos centrífugos se desplazan mas hacia el interior y en función de este régimen. Pero como la corredera de regulación ya se encuentra en la posición de plena carga, no es posible aumentar más el caudal de combustible.
  70. 70. El motor esta sobrecargado y, en este caso, el conductor deben reducir a una marcha inferior, o bien modificar el régimen. Regulador de todo régimen: 1.- Pesos centrífugos; 2.- Palanca de control de régimen; 3.- Tornillo de ajuste del régimen de ralentí; 4.- Muelle de regulación; 5.- Muelle de ralentí; 6.- Palanca de arranque; 7.- Palanca tensora; 8.- Tope de la palanca tensora; 9.- Muelle de arranque; 10.- Corredera de regulación; 11.- Tornillo de ajuste plena carga; 12.- Manguito regulador; 13.- Taladro de control del émbolo distribuidor; 14.- Embolo distribuidor; 0.- eje de giro de 6 y 7; d1.- Carrera útil de media carga; d2.- Carrera útil de plena carga. 8. MARCHA CON FRENO MOTOR Al bajar una pendiente (marcha con freno motor) ocurre lo contrario. El impulso y la aceleración del motor los produce el vehículo. Debido a esto, los pesos centrífugos se desplazan hacia afuera y el manguito regulador presiona contra las palancas de arranque y de sujeción. Ambas cambian de posición y desplazan la corredera de regulación en la dirección de menos caudal hasta que se ajusta un caudal de alimentación inferior, correspondiente al nuevo estado de carga, que en el caso extremo es nulo. En caso de descarga completa del motor se alcanza el régimen superior de ralentí. El comportamiento del regulador de "todo régimen" ya descrito es siempre aplicable a todas las posiciones de la palanca de control de régimen si, por algún motivo, la carga o el régimen varían de forma tan considerable que la corredera de regulación apoya en sus posiciones finales de "plena carga" o "parada". 9. REGULADOR MINI-MAXI Este regulador determina únicamente los regímenes de ralentí y máximo. El margen intermedio se controla directamente mediante el acelerador. 4.18.1 CONSTRUCCIÓN El bloque regulador, que comprende los pesos centrífugos y el conjunto de palancas, es similar al regulador de todo régimen. El regulador mini-maxi se distingue por el mulle de regulación y su montaje. Se trata de un muelle de compresión alojado en un elemento guía. La unión entre la palanca de sujeción y el muelle de regulación esta encomendada al perno de tope. FIG. 3

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