El documento describe los componentes y funciones del sistema Common Rail de inyección diésel. El sistema consta de una bomba de alta presión que suministra combustible a alta presión a un rail común, desde el cual se distribuye a los inyectores de cada cilindro. La unidad de mando controla electrónicamente el tiempo y cantidad de inyección para cada cilindro.

1. JORGE GUERRA POVIS

2. FUNCIONES:-
-Proporcionar el combustible necesario para el motor diesel en cualquier circunstancia.
– Generar la alta presión para la inyección y distribuir el combustible hacia los cilindros.
– Inyectar el combustible necesario con exactitud en cada cilindro, con el orden adecuado y en el
momento preciso.
VENTAJAS:
-La generación de la alta presión es independiente del control de la inyección, puesto que se basa en
el principio de la acumulación.
-Permite trabajar con valores de presión superiores a la generada por bombas rotativas.
-La presión de inyección se consigue con independencia del régimen de giro del motor.
-Permite el control preciso del caudal y presión de la preinyección.
-El control de la inyección es totalmente electrónico.

3. El sistema de inyección Common-Rail consta de los siguientes
subsistemas:
– Circuito de combustible de baja presión.
– Circuito de combustible de alta presión.
– Conjunto inyector-servo válvula (tantos como cilindros tenga el
motor).
– Circuito electrónico de control: Unidad de Mando, sensores y
actuadores.
– Circuito de recirculación de gases de escape. Y eventualmente,
dependiendo del motor:
– Circuito de control de la presión de soplado del turbo.
– Circuito de recirculación de los vapores del cárter.

5. El depósito de combustible no presenta ninguna
adaptación especial cuando se monta el sistema Common-
Rail, por lo que mantiene las características comunes e
incorpora igualmente las válvulas antivuelco y de aireación.

6. La bomba de cebado es de tipo volumétrico y está situada generalmente en el interior del
depósito junto con el aforador, por lo que está sumergida en el combustible.
La bomba es de accionamiento eléctrico con una tensión de alimentación de 12 V. que
recibe a través del relé de bomba. Este relé se activa durante 3 seg. Con la señal de
contacto y permanentemente con el motor en marcha.
Entre la zona de aspiración y la de impulsión hay una válvula de seguridad que impide
que la presión generada sobrepase los 7 bares permitiendo la recirculación del
combustible. A la salida de la bomba existe una segunda válvula que actúa como
antirretorno, impidiendo que el circuito se vacíe cuando el sistema está parado.

7. La función de este componente es la de retener las impurezas
que pueda presentar el combustible y simultáneamente el
agua, que se deposita en la parte inferior por decantación.
El elemento filtrante es de cartucho de papel con un tamaño
de poro de 5 micras y una gran superficie. El filtro incorpora
un elemento calefactor eléctrico gobernado por un
termointerruptor situado en el mismo filtro.
Este elemento deja alimenta de tensión al calefactor cuando la
temperatura del combustible está entre los 6ºC y los 15ºC.

8. Sistema de calefacción termostático. En el filtro se encuentra el elemento termostático
que desvía el combustible hacia el elemento calefactor situado en la caja de salida del
líquido refrigerante de la culata.
Este elemento funciona con un bimetal que se deforma en función de la temperatura del
combustible. Cuando es inferior a 15ºC, la posición del bimetal obliga a que todo el
combustible se dirija al calentador sin circular por el filtro. Para temperaturas
comprendidas entre 15ºC y 25ºC, sólo parte del combustible se dirige al calentador y parte
circula por el filtro. Para temperaturas superiores a 25ºC la totalidad del combustible
circula sólo por el filtro.

9. Válvula de regulación de baja presión. La válvula de regulación de baja presión
está situada en el filtro de combustible y tiene por misión la de mantener la
presión en valores próximos a los 2.5 bares.
Está formada por una bola y un muelle tarado. En el momento en que el
combustible de envío ejerce una fuerza superior a la del muelle, la bola se
desplaza permitiendo que el combustible recircule hacia el depósito, cuando
esto ocurre la presión desciende y la bola obtura de nuevo el paso.

10. El combustible sometido a altas presiones sufre un importante calentamiento que puede
afectar al depósito construido de plástico inyectado además de variar de densidad.
Por tal motivo, se dispone de un intercambiador de calor en el tubo de retorno, bajo el
piso del vehículo, sobre el que incide el aire de marcha del mismo y que, por lo tanto,
refrigera al combustible.

11. La bomba de alta presión es accionada por correa dentada de distribución con una relación de 0.5, (con un número de
revoluciones igual al del árbol de levas). Se trata de una bomba volumétrica del tipo de pistones radiales.
Estos son tres y están situados a 120º, disponiendo cada uno de válvulas de admisión cilíndricas planas y válvulas de
envío de bola. El eje de impulsión, arrastrado por la correa, provoca el desplazamiento de los émbolos por la acción de
su excentricidad y con la interposición de elementos de fricción, haciendo que describan un movimiento de ascenso y
descenso senoidal.
La bomba recibe el combustible con una presión de 2.5 bares. Éste se dirige hacia la cámara de abasto de combustible o
bien hacia el circuito de lubricación y refrigeración de la bomba de alta presión. Si la presión de envío supera la presión
de apertura de la válvula de seguridad (0,5 …1,5 bares), el combustible pasa a través de las válvulas de admisión hacia los
elementos de bomba, en los que el émbolo se encuentra en desplazamiento hacia abajo (carrera aspirante).Al
sobrepasarse el punto muerto inferior de un émbolo, la válvula de admisión cierra debido a la caída de presión que se
produce.

12. La bomba incorpora un desactivador que anula el efecto de uno de los pistones de la
bomba. Está formado por una electroválvula gobernada por la unidad de mando que
mueve un elemento de cierre.
Cuando la bobina de esta electroválvula es activada, queda abierto un paso que comunica
la zona de alta presión con la de baja en uno de los cilindros, por lo que éste no genera
presión. Esto ocurre cuando la temperatura del combustible alcanza los 106ºC, cuando el
motor funciona a baja carga y en caso de emergencia. De esta forma, se disminuye la
potencia absorbida por la bomba y el sobrecalentamiento del combustible por
laminación.

13. Los inyectores tienen como misión la de dosificar el
combustible y conseguir su completa pulverización. Para
ello cuentan con una electroválvula de mando situada en la
parte superior, un sistema hidráulico de gestión junto con
los canales por donde circula el combustible y una tobera
de inyección con 5 ó 6 finos orificios.

14. Posición de reposo: En situación de reposo la electroválvula no está excitada.
En el volumen de control existe la misma presión que en el rail común y
también en la parte inferior del dosificador al que llega a través de un canal.
Esta presión ejerce una fuerza, junto con la del resorte, en sentido de cierre
sobre la cabeza del pistón. En sentido de apertura actúa como única fuerza, la
que genera la misma presión sobre el pulverizador.
Inicio de la inyección: En el momento en que la unidad de mando decide abrir
el inyector, aplica una corriente a la electroválvula que provoca el
desplazamiento del elemento de cierre de bola.
La velocidad de apertura de la aguja depende de la breve aplicación de una
corriente de alta intensidad y de la relación de paso entre los estranguladores de
salida y entrada de combustible en el volumen de control.
Fin de la inyección: La unidad de mando corta el suministro de corriente a la
electroválvula, por lo que se cierra el estrangulador correspondiente y se
restablece la presión en el volumen de control. Esto provoca que las fuerzas que
actúan en el sentido de cierre sean mayores que la fuerza de apertura, por lo
que el inyector se cerrará.

16. La cantidad de combustible que se inyecta depende
fundamentalmente del tiempo en que está abierta la
aguja del inyector y de la presión en la cámara de
control. Inicialmente se aplica a la bobina una alta
intensidad de corriente de aprox. 20 A y 80 V. que
provoca la apertura rápida de la electroválvula.
Después de alcanzar la carrera máxima (aprox. 50
micras) se reduce la corriente a 12 A. y 50 V, para
mantenerla en esa posición transcurridos unos 300 ms
después del comienzo de la excitación.

18. Las funciones asumidas por la unidad de mando son las siguientes:- Cálculo de la
cantidad de combustible necesario en cada momento, determinado cilindro a cilindro.
- Control de la bomba auxiliar de combustible.
- Control de la presión de inyección.
- Enriquecimiento en fase de arranque.
- Corte de inyección en marcha por inercia.
- Limitación del caudal inyectado por humos.
- Regulación del ralentí.
- Límite de revoluciones máximas.
- Corrección del caudal para suavidad de marcha.
- Cálculo del momento de inyección básico y de adaptación para el arranque y el
calentamiento.
- Control de la electroválvula de la recirculación de gases de escape.
- Control de la electroválvula para la regulación de presión de soplado del turbo.
- Control del sistema de calefacción adicional.
- Control de los calentadores en fase precalentamiento y post arranque.
- Control de la temperatura del combustible.
- Control de la temperatura del motor.
- Diagnosis de averías en componentes del sistema.
- Funciones de emergencia.

19. Para que la unidad de mando pueda llevar a cabo las funciones
para las que está programada, necesita información de una serie
de componentes que traducen las diferentes variables en señales
eléctricas. Algunas de estas señales las utiliza para realizar los
cálculos básicos y otras como retroinformación que le permiten
reconocer si se está llevando a cabo correctamente la gestión de
las funciones o el control de algún componente actuador.
Los componentes sensores de este sistema son:- Potenciómetro
del acelerador.- Sensor de revoluciones y posición del cigüeñal.-
Sensor de fase del árbol de levas.- Medidor de masa de aire y
temperatura del aire.- Sensor de temperatura del motor.- Sensor
de temperatura del combustible.- Conmutador del pedal de
freno.- Conmutador del pedal de embrague.- Sensor de presión
atmosférica.- Sensor de presión de soplado del turbo.- Sensor de
presión del combustible

20. Este elemento traduce la posición del pedal de acelerador en una señal eléctrica
que es utilizada por la unidad de mando para reconocer los deseos del
conductor, y por lo tanto, los diferentes estados de carga del motor, tal como el
de ralentí, procesos de aceleración, deceleración, plena carga, etc.
El sensor consta de dos pistas resistivas alimentadas por la unidad de mando
con una tensión de 5 V constantes. Los cursores son movidos por el eje del
pedal y en cada posición provocan una determinada caída de tensión y una
variación de la misma más o menos rápida en función de cómo se pise el pedal.
De los dos potenciómetros, uno es el principal y otro de seguridad.

21. El sensor de revoluciones del motor está situado en el bloque motor y enfrentado a una
rueda solidaria al cigüeñal que dispone de 60 dientes faltando dos. Este sensor informa a
la unidad de mando de las revoluciones a las que gira el motor y de la posición del
cigüeñal y por lo tanto, de la posición de los cilindros.
Esta señal es básica para el cálculo de la presión de combustible y del tiempo de
activación de los inyectores, para el cálculo del momento de inyección, así como para la
regulación de la presión de soplado del turbo y la recirculación de gases de escape.
También se utiliza para la información de las revoluciones para el cuadro de
instrumentos. El sensor de revoluciones es un captador de tipo inductivo constituido por
un bobinado en cuyo interior existe un imán permanente.

22. El sensor de fase permite a la unidad de mando reconocer la posición del árbol de levas y
por lo tanto discriminar cual de los cilindros está en fase de compresión.
El sensor está situado en la culata, enfrentado a un anillo con una ventana solidario al
árbol de levas. Durante el giro, la ventana queda enfrentada al sensor una vez por cada
dos vueltas del cigüeñal, momento en que se genera un pulso positivo que coincide con la
posición del cilindro nº 1 a 58º antes del P.M.S. El sensor consta de un captador de tipo
Hall sobre el que incide el campo magnético de un imán permanente.

23. El medidor de masa de aire aspirado está situado en el sistema de aspiración del aire,
generalmente unido al filtro de aire. La misión de este componente es la de medir la
cantidad de aire que realmente aspira el motor.
Esta señal se aplica para la vigilancia del correcto funcionamiento del sistema de
recirculación de los gases de escape y para el cálculo de la máxima cantidad de
combustible que se debe inyectar. No se emplea, en contra de lo que pueda parecer, en el
cálculo básico de la cantidad de combustible y del momento de inyección.
El elemento sensible del componente es del tipo de película caliente con resistencia
calefactora alimentada por una tensión de 5 V. estabilizados. Por detrás de ella, en el
sentido de circulación del aire, hay colocada una segunda resistencia variable según la
temperatura, que está afectada por el calor que desprende la primera.

24. El sensor de temperatura del motor está situado generalmente cerca de la salida
del líquido refrigerante del motor, por ser una zona representativa de la
temperatura del mismo.
La señal de este sensor es utilizada por la unidad de mando en diversas
funciones, tales como la regulación del caudal en fase de calentamiento, en la
regulación del momento de inyección, en la activación de los calentadores y en
el cálculo de los gases de escape recirculados.

25. SENSOR DE TEMPERATURA DEL COMBUSTIBLE
El sensor de temperatura del combustible está situado en la rampa o colector de
retorno del combustible. La unidad de mando utiliza esta señal para la
corrección del caudal inyectado motivado por las variaciones de densidad que
sufre el combustible al aumentar su temperatura debida a la presión de trabajo
a la que está sometido.
El sensor es una resistencia variable en función de la temperatura del tipo NTC,
por lo que su valor resistivo disminuye a medida que aumenta la temperatura
del combustible. Está alimentado por la unidad de mando con una tensión de
5V, que sufren una caída en función de la resistencia, y por lo tanto, de la
temperatura del combustible. En el caso de que sufra una avería, la unidad de
mando emplea un valor sustitutivo.

26. La unidad de mando calcula los valores necesarios para el gobierno de
los inyectores y la gestión de las diversas funciones a partir de la
información recibida de los elementos sensores. Estos cálculos son
transformados en señales eléctricas para alimentar a los diferentes
componentes actuadores para que puedan realizar su misión.
Los elementos actuadores que están bajo el control de la unidad de
mando son los siguientes:
- Inyectores.
- Electroválvula de regulación de presión de combustible.
- Electroválvula de desactivación del tercer cilindro de bomba.
- Electroválvula para la regulación de la presión de soplado del turbo.
- Electroválvula para la regulación de los gases de escape.
- Relés de alimentación de los calentadores.

27. El testigo de averías informa al conductor del estado de funcionamiento del sistema. Este
testigo, bajo el control de la unidad de mando permanece encendido durante la fase de
autodiagnosis, aproximadamente 4 segundos después de accionar el arranque. Si no hay
ninguna avería se apaga, pero si permanece encendido es señal de que algún componente
averiado puede provocar aumento de contaminación por encima de los valores legales.
Las situaciones que provocan el encendido del testigo son:
– Tensión condensador 1 (etapa de potencia de inyector en la UCE).
– Tensión condensador 2 (etapa de potencia de inyector en la UCE)
– Sensor de presión de combustible.– Control de presión de alta en el rail
– Potenciómetro del pedal de acelerador.– Sensor de presión en el colector de admisión.
– Medidor de masa de aire.
– Alimentación del potenciómetro del pedal acelerador.
– Recirculación de gases de escape.
– Electroválvula de control de la presión de soplado del turbo.
– Regulador de alta presión de combustible.
– Inyectores.

28. La unidad de mando vigila constantemente el correcto funcionamiento
de los elementos sensores y actuadores y del conjunto del sistema. En
caso de disfunción, se enciende el testigo de averías. Las situaciones
que provocan el encendido del testigo son:
– Tensión condensador 1 (etapa de potencia de inyector en la UCE).
– Tensión condensador 2 (etapa de potencia de inyector en la UCE)
– Sensor de presión de combustible.
– Control de presión de alta en el rail.
– Potenciómetro del pedal de acelerador.
– Sensor de presión en el colector de admisión.
– Medidor de masa de aire.
– Alimentación del potenciómetro del pedal acelerador.
– Recirculación de gases de escape.
– Electroválvula de control de la presión de soplado del turbo.
– Regulador de alta presión de combustible.