Sistemas De Inyeccion(crdi)

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO ASIGNATURA: AUTOTRONICA III TEMA: SISTEMA CRDI

Contenido SISTEMA CRDI TIPO BOSCH............................................................................ 1 1.

Características....................................................................................... 1

3.

Funcionamiento..................................................................................... 7

4.

Ubicación.............................................................................................. 9

5.

Ventajas............................................................................................... 10

6.

Tabla estimada de valores.....................................................................10

7.

Curvas de funcionamiento del inyector.................................................11

8.

Esquema de Common Rail....................................................................12

9.

Mapas conceptuales de Visio acerca del sistema CRDI BOSCH..............12

SISTEMA COMMON RAIL DENSO...................................................................14 Códigos de falla.............................................................................................. 15 Bomba de suministro Denso (HP3)....................................................................16 Funciones de las piezas componentes............................................................18 Bomba de alimentación.................................................................................... 18 Válvula reguladora........................................................................................... 19 Válvula de control de succión SCV Denso...........................................................20 Unidad de bomba (leva excéntrica, leva anular, émbolo buzo)...............................22 Válvula de descarga..................................................................................... 22 INYECTOR (TIPO G2)..................................................................................... 23 Características............................................................................................. 23 Sensor de temperatura del combustible..............................................................24 SISTEMA CRDI SIEMENS................................................................................ 25 Características principales............................................................................ 25 Códigos de falla........................................................................................... 26 Bomba de alimentación................................................................................. 26 Válvula IPR................................................................................................. 28 Válvula SCV................................................................................................ 29 Inyector....................................................................................................... 30

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Voltaje de trabajo del inyector........................................................................30 Corriente de trabajo del inyector.....................................................................30 Curva de corriente inyector............................................................................ 31 Curva de voltaje inyector............................................................................... 31 Sensor FRP................................................................................................. 32 .................................................................................................................. 34 SISTEMA HEUI .............................................................................................. 42 1.1

Características................................................................................... 42

1.2

Componentes sistema de inyección HEUI...............................................43

1.3

Sistema de Inyección HEUI Caterpillar ..................................................44

1.3.1. Función del sistema de baja presión....................................................44 Sistema de accionamiento del inyector HEUI................................................45 Ventilación de fugas internas......................................................................46 Comprobación de válvula del inyector..........................................................47 Unidad de control electrónico HEUI.............................................................47 Ubicación de los sensores..........................................................................48 1.4

Circuito eléctrico del inyector HEUI........................................................50

SISTEMA CRDI EUI........................................................................................ 50 Características principales.......................................................................50 Bomba de alimentación............................................................................ 57 Curva característica de Inyección.............................................................57 Curva característica del inyector..............................................................58 Bibliografía................................................................................................... 59

SISTEMA CRDI TIPO BOSCH 1. Características

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO El objetivo de la gestión del control del motor es permitir la introducción de una cantidad precisa de carburante en la cámara de combustión con el fin de responder a todas las demandas del conductor, respetando a la vez las diferentes normas de anticontaminación. Demandas que pueden ser:  Una aceleración.  Una velocidad estabilizada del vehículo.  Una desaceleración.  El mantenimiento de un régimen mínimo (ralentí). Common Rail es un sistema diésel de inyección de combustible con control electrónico modular. El diseño particular de common rail, con su división flexible de la inyección en varias inyecciones (pre, principales y post inyecciones), permite que el motor y el sistema de inyección que se ajustará a la otra de la mejor manera posible. Common Rail Sistema de inyección de combustible se caracteriza por su acumulador de alta presión (o carril) de la que deriva su nombre. Una bomba de alta presión se desarrolla la presión requerida para inyección y lo entrega al acumulador de alta presión (Rail). Los inyectores que se controlan electrónicamente por la Unidad de Control Electrónica dibujan el combustible a alta presión desde el carril cuando sea ordenado por la Unidad de Control Electrónico. (BOSCH INDIA, 2012) 2. Componentes

Ilustración 1 Sistema de combustible para un sistema CRDI BOSCH Fuente: (Inga, 2013)

Bomba de alta presión.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO La bomba de alta presión constituye el punto de intersección entre las partes de alta y de baja presión. Debe cumplir la tarea de aportar permanentemente un volumen suficiente de combustible comprimido en todos los márgenes de funcionamiento y durante toda la vida útil del vehículo. Esto incluye el mantenimiento de una reserva de combustible necesaria para un proceso de arranque rápido y un aumento rápido de la presión en el conducto común. La bomba de alta presión genera permanentemente la presión del sistema para el acumulador de alta presión (conducto común), con independencia de la inyección. Por dicho motivo, el combustible en comparación con los sistemas de inyección convencionales no debe comprimirse durante el desarrollo de la inyección. En los sistemas para turismo se utiliza como bomba de alta presión para la generación de presión una bomba de 3 émbolos radiales. En los vehículos industriales se utilizan así mismo bombas de disposición en serie de dos émbolos. La bomba de alta presión se monta perfectamente en el mismo lugar que las bombas distribuidoras de inyección de los motores diésel. Es accionada por el motor mediante un embrague, una rueda dentada, una cadena o una correa dentada. El número de revoluciones de la bomba mantiene con ello una relación de desmultiplicación fija con respecto al número de revoluciones del motor. Los émbolos de la bomba, situados en el interior de la bomba de alta presión, comprimen el combustible. Con tres carreras de alimentación por giro se generan en la bomba de émbolos radiales carreras de alimentación sopladas (sin interrupción de la alimentación), pares de accionamiento máximo reducidos y una carga uniforme del accionamiento de la bomba. En los sistemas para turismo, el par motor alcanza, con 16 Nm, sólo aproximadamente ⁄del momento de impulsión necesario para una bomba distribuidora de inyección equivalente. Por lo tanto, el riel común plantea exigencias menores al accionamiento de la bomba que los sistemas de inyección convencionales. La potencia necesaria para el accionamiento de la bomba crece de forma proporcional a la presión ajustada en el conducto común y al número de revoluciones de la bomba (caudal de alimentación). En un motor de 2 litros, la bomba de alta presión absorbe una potencia de 3,8 kW al régimen nominal y con una presión de 1350 bares en el conducto común (con un rendimiento mecánico de aproximadamente el 90%). La mayor demanda de energía de los sistemas riel común en comparación con los sistemas convencionales tiene su origen en los volúmenes de fuga y de control existentes en el inyector y en el caso de la bomba de alta presión CP1 en la reducción de la presión del sistema deseada mediante la válvula reguladora de presión

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Las bombas de alta presión se utilizan en los turismos y vehículos industriales en diferentes versiones. En cada generación de bombas hay versiones con diferente volumen y presión de alimentación.

Ilustración 2 Bomba de alta presión sistema CRDI Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH Tabla I Valores de las bombas CRDI BOSCH

Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

Bomba de émbolos radiales CP1 Estructura de la bomba CP1 En la carcasa de la CP1 va dispuesto centralmente el eje de accionamiento. Los elementos de la bomba van dispuestos desplazados radialmente 120°. La excéntrica montada sobre el eje de accionamiento impulsa los émbolos de la bomba desplazándolos en ambos sentidos. La transmisión de fuerza entre el árbol de excéntrica y los émbolos de alimentación se efectúa mediante el rodillo de rodadura, un anillo de deslizamiento alojado en la excéntrica del eje y la placa de pie de émbolo fijada en la base de los émbolos.

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Ilustración 3 Bomba de alta presión CP1 Fuente: (Inga, 2013)

Funcionamiento de la bomba CP1 Suministros de combustible y compresión. La bomba de alimentación previa, una bomba eléctrica de combustible o una bomba de ruedas dentadas accionada mecánicamente, suministra combustible a través de un filtro con separador de agua hacia la entrada de la bomba de presión. En los sistemas para turismos con una bomba de ruedas dentadas abridada a la bomba de alta presión, la entrada está situada en el interior de la bomba. Detrás de la entrada va montada una válvula de seguridad. Si la presión de alimentación de la bomba de alimentación previa sobrepasa la presión de apertura (de 0,5 a 1,5 bares) de la válvula de seguridad, el combustible es impulsado a presión al circuito de refrigeración y lubricación de la bomba de alta presión a través de su orificio estrangulador. El eje de accionamiento con la excéntrica desplaza los émbolos de la bomba hacia arriba y hacia abajo en función de la carrera de la excéntrica. El combustible accede a través de la válvula de admisión de la bomba de alta presión al correspondiente elemento de la bomba, en el que el émbolo de bomba se desplaza hacia abajo (carrera de aspiración). Si se sobrepasa el punto muerto inferior del émbolo de bomba, se cierra la válvula de admisión y ya no puede escapar el combustible contenido en el espacio del elemento de la bomba. Bomba alimentadora de engranaje La bomba de engranaje es una bomba con un funcionamiento puramente mecánico. La bomba de alimentación mantiene la bomba de alta presión siempre alimentada en cualquier condición. La bomba de engranaje está directamente conectada à bomba de alta presión o en el bloque del motor. Ambas las bombas son accionadas por el eje. La bomba alimentadora es formada por dos engranajes dentro de una carcasa. Uno de los engranajes es accionado por el eje del motor.

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Ilustración 4 Bomba CP3 Fuente: (Inga, 2013)

Funcionamiento de la bomba alimentadora de engranaje. Girando los engranajes, el combustible es succionado entre los engranajes a través de las cámaras es conducido para el lado de generación de presión. Entonces, penetra en la carcasa de la bomba de alta presión. La construcción de los engranajes evita el retorno de combustible.

Ilustración 5 Bomba alimentadora de engranajes Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

Válvula reguladora de presión del inyector BOSCH. La válvula reguladora de presión puede ser un componente que tiene funcionamiento puramente mecánico o electrónico. Está unida en el acumulador de presión por una rosca. Internamente una válvula controla el paso de combustible. Funcionamiento de la válvula reguladora de presión. Cuando la presión de combustible excede sube al máximo, la válvula del acumulador de presión se abre. Así el combustible retorna del tubo acumulador de presión y la presión baja. Porta inyector Posición de reposo. Las toberas inyectoras son controladas por el módulo de inyección electrónica de combustible. En esta posición de reposo las toberas están cerradas. Esta posición la válvula solenoide de la tobera no es accionada. El actuador de la válvula solenoide es presionado por la fuerza

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO del resorte de la válvula solenoide en su asiento. La aguja de la tobera permanece cerrada por la acción de la alta presión de combustible en el vástago de la tobera que tiene un área mayor en relación al área inferior de la tobera inyectora. Nota: Una interrupción en la conexión eléctrica de la tobera inyectora provoca el inmediato desligamiento del motor. (Coral A. , 2014)

Ilustración 6 Inyector vista interior Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

3. Funcionamiento Inicio de Inyección. La inyección es realizada directamente través de la tobera inyectora en la cámara de combustión del pistón. Está comandada por la válvula electromagnética del inyector. Así que la fuerza supera la resistencia del resorte, permitiendo la abertura de la tobera. El combustible fluye en el sentido contrario del vástago de la tobera. La restricción de la entrada provoca una rápida compensación entre la alta presión y la cámara de expansión. Este momento la presión que actúa en la parte superior de la tobera es inferior a la alta presión que actúa en la aguja. Por consecuencia, la aguja es erguida y la pulverización inicia.

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Ilustración 7 Inicio de inyección del inyector BOSCH Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

Inyectando. La inyección se inicia cuando el solenoide es desactivado. El solenoide permanece des energizado. El resorte del solenoide presiona el actuador en su asiento cerrando el paso por la restricción. En la cámara superior, la presión de combustible aumenta. La presión en la cámara superior está más alta en comparación a la de la aguja. La aguja se cierra debido a la relación de áreas de presión. La inyección se cierra y la tobera retorna a su posición de reposo

Ilustración 8 Proceso de inyección Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

Pre Inyección e Inyección principal. Para realizar el trabajo de inyección, la bobina magnética del inyector trabaja con una frecuencia de 100Hz o sea 80V con 20 A. Hay personas que utilizan marca paso, por ende no deben aproximarse al motor en funcionamiento. La responsabilidad de generación de esos valores son los capacitores que están dentro de la unidad de mando. Debido a súper calentamiento de la caja de mando, en razón de

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO la carga y descarga de los capacitores, la unidad de mando debe estar en un punto del motor con circulación de agua. (Coral A. , 2014) En nuestro sistema se utiliza los siguientes valores de funcionamiento: El eje de la bomba de alta presión tiene una leva excéntrica. Él es movido por el eje del motor que mueve los tres elementos arriba y abajo.

Ilustración 9 Bomba de alta presión vista lateral Fuente: Entrenamiento del Sistema Common Rail BOSCH

Succión: El movimiento descendente del elemento genera un aumento de volumen de la cámara de compresión. La presión de combustible se pasa dentro de la cámara de compresión. Entonces, el combustible fluye venido de la bomba de engranaje través de la válvula de admisión para la cámara de compresión. Bombeo: Con el movimiento ascendente del pistón-bomba, la presión aumenta en la cámara de compresión. El disco es comprimido para riba y la válvula de entrada es cerrada. Continuando el movimiento ascendente del pistónbomba es generada todavía más presión. Así que la presión de combustible en la cámara de compresión excede la presión en la cámara de presión, la válvula se abre y el combustible es liberado para el circuito de alta presión. (Bosch, 2004)

4. Ubicación Los inyectores diésel se encuentran ubicados en el Riel Común que distribuya la presión de inyección a cada inyector

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Ilustración 10 Ubicación del riel común diésel Fuente: (Torres, 2011)

5. Ventajas 

Excelente Desempeño y Eficiencia de Combustible o

El Sistema de Inyección de Combustible ‘Common Rail’ es controlado electrónicamente para cumplir con una combustión óptima



Bajo Nivel de Emisiones y de Ruidos o

Amigable con el medioambiente para responder a todos los reglamentos mundiales sobre emisiones

o

Inyectores ubicados en forma vertical central

o

Inyección Piloto del Sistema de Inyección de Combustible ‘Common Rail’ (Padilla, 2011)

6. Tabla estimada de valores

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Tabla II Tabla de valores de funcionamiento del inyector BOSCH

Fuente: (Coral F. , 2013)

7. Curvas de funcionamiento del inyector Onda de un inyector controlado por voltaje y onda de un inyector controlado por corriente.

Ilustración 11 Curva característica del inyector BOSCH controlado por voltaje Fuente: (Bosch, 2004)

Descripción de cada imagen

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO A: Desarrollo de la corriente y la tensión al efectuarse la activación del inyector B: Desarrollo de la carrera de válvula y de la presión del acoplador C: Desarrollo de la carrera de válvula y el radio de inyección

8. Esquema de Common Rail

Ilustración 12 Circuito hidráulico Common Rail Fuente: (Bosch, 2004)

9. Mapas conceptuales de Visio acerca del sistema CRDI BOSCH

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Ilustración 13 Mapa conceptual acerca de la descripción del sistema CRDI BOSCH Fuente: Autor

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SISTEMA COMMON RAIL DENSO El liderazgo de denso en la tecnología diésel common rail es insuperable en la industria. En 1995, lanzamos el primero del mundo con sistema de inyección common rail diésel para camiones. Desde entonces, DENSO ha participado activamente en el desarrollo de avanzadas tecnologías de motores diésel para satisfacer las necesidades de los clientes así como las estrictas regulaciones de emisiones en todo el mundo. Motores diésel combinan un excelente ahorro de combustible y potencia, y su popularidad está creciendo. (Diesel Fuel Injection, 2015) 

En 2002, DENSO ofreció un sistema common rail de 1.800 bar, presión de



inyección más alta del mundo en el momento. En 2008, DENSO dio a conocer un modelo de 2.000 bar en el mercado.

Figura 1: Sistema Global Denso

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Fuente: http://www.electrodieseleu.com/laboratorio-de-inyecci%C3%B3n-diesel/denso/

Se puede observar que los inyectores son controlados directamente por el ECU, el cual ejerce control sobre las válvulas de presión y dosificación de flujo para controlar la presión. Dicha presión es medida por el sensor ubicado en el riel mostrado en las líneas del ECU, este tipo de control también trabaja en un lazo cerrado para buscar la eficiencia de la presión. La presión de riel de inyectores puede superar los 2000 bares.

Tabla 3 Valores Voltaje vs Presión

Presión 0 100

Voltaje 0,5 V 0,72 V

500 1000 2000

1,56 V 2.3 V 4,5 V

Fuente: http://www.electrodieseleu.com/laboratorio-de-inyecci%C3%B3n-diesel/denso/

2500

2000

2000 1500

1000

PRESION 1000 500 0

500

1 0

100 2 0

3 0

4 0

5 0

1

2

3

4

5

VOLTAJE

Códigos de falla   

P0A09 P0A10 P1563

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO   

P0685 P0686 P0687

Bomba de suministro Denso (HP3) Esta bomba de suministro de tipo HP3 es compacta, pesa poco y proporciona una presión lo suficientemente alta para ser monta sobre todo en vehículos de pasajeros y en camiones pequeños.

Figura 2: Bomba HP3 Denso. Fuente: https://es.vbook.pub.com/doc/126406377/Denso-Mitsubishi-L200-COMMON-RAIL

Construcción y características

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO 

La bomba de suministro se compone principalmente de la unidad de bomba (leva excéntrica, leva anular, dos émbolos buzo), la SCV (válvula de control de succión), el sensor de temperatura del combustible y la bomba de alimentación (tipo trocoide), y se activa con una rotación o con media rotación



del motor. Los dos émbolos buzo de la unidad de bomba compacta están colocados simétricamente por encima y por debajo de la parte exterior de la



leva anular. La SCV controla el volumen de descarga del combustible, con el fin de reducir la carga de actuación y evitar la subida de temperatura del combustible. Además, hay dos tipos de SCV de HP3: el tipo normalmente abierto (la válvula de succión se abre cuando no está excitada) y el tipo normalmente cerrado (la válvula de succión se cierra cuando no está excitada).

Figura 3: Esquema de flujo de combustible Bomba HP3 Denso. Fuente: https://es.vbook.pub.com/doc/126406377/Denso-Mitsubishi-L200-COMMON-RAIL

Funciones de las piezas componentes

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO A continuación se indica las funciones de los componentes principales de la bomba HP3 tabuladas de la siguiente manera: Tabla 2 Funciones de las Piezas Bomba HP3 Denso

Piezas componentes Bomba de alimentación

Funciones Aspira el combustible desde el depósito y se lo suministra al émbolo buzo.

Válvula reguladora

Regula la presión del combustible en la bomba de suministro. Controla el volumen de combustible que se suministra SCV (válvula de control de succion) a los émbolos buzon. Leva excéntrica Unidad de bomba

Activa la leva anular.

Leva anular

Activa el émbolo buzo.

Émbolo buzo

Se mueve en vaivén para aspirar y comprimir el combustible.

Válvula de succión Válvula de descarga Sensor de temperatura del combustible

Evita el flujo inverso de combustible comprimido hacia laEvita SCV.el flujo inverso desde la rampa del combustible que se bombea desde el émbolo buzo. Detecta la temperatura del combustible.

Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Bomba de alimentación La bomba de alimentación de tipo trocoide integrada en la bomba de suministro aspira el combustible del depósito y lo suministra a los dos émbolos buzo a través del filtro de combustible y la SCV (válvula de control de succión). El eje impulsor activa los rotores externo e interno de la bomba de alimentación, haciendo que éstos empiecen a girar. Según

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO El espacio que aumenta y disminuye por el movimiento de los rotores externo e interno, la bomba de alimentación aspira combustible dentro de la lumbrera de succión y bombea el combustible fuera de la lumbrera de descarga

Figura 4: Bomba de alimentación Denso Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Válvula reguladora La válvula reguladora mantiene la presión de alimentación de combustible (presión de descarga) por debajo de un cierto nivel. Si aumenta el régimen de la bomba y la presión de suministro excede la presión fijada en la válvula reguladora, la válvula se abre venciendo la fuerza del muelle para permitir el retorno del combustible al lado de succión.

Figura 5: Válvula reguladora del caudal de la Bomba de alimentación Denso HP3 Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Válvula de control de succión SCV Denso

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Es una válvula electromagnética de tipo solenoide lineal para controlar el tiempo durante el cual se aplica corriente desde la ECU a la SCV (control de porcentaje de servicio), y de esta forma controla el volumen de flujo de combustible al émbolo buzo a alta presión. Cuando la corriente fluye a través de la SCV, el inducido de su interior se mueve según el porcentaje de servicio. El volumen de flujo de combustible cambia según el funcionamiento del inducido y se controla en función del tamaño de la apertura del

conducto

de combustible

del

cilindro.

Como

resultado,

se

controla el volumen de combustible de admisión para conseguir la presión de rampa deseada y disminuye la carga de actuación de la bomba de suministro.

Figura 6: Válvula SCV Denso Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Hay dos tipos de SCV de HP3: el tipo normalmente abierto (la válvula de succión se abre cuando no está excitada) y el tipo normalmente cerrado (la válvula de succión se cierra cuando no está excitada). Cada uno de estos tipos funciona a la inversa del otro.

La ECU del motor emite señales de onda en diente de sierra con una frecuencia constante. El valor de la corriente es el valor efectivo (medio) de estas señales. Cuando aumenta el valor efectivo, disminuye la apertura de la válvula, y cuando disminuye el valor efectivo, la apertura de la válvula aumenta.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO 

El sistema ha incorporado una válvula de tipo solenoide lineal. La ECU controla el porcentaje de servicio (el tiempo durante el que se aplica la corriente a la SCV) con el fin de controlar la cantidad de combustible que



se suministra al émbolo buzo a alta presión. Sólo se suministra la cantidad de combustible necesaria para alcanzar la presión deseada en la rampa, por lo que la carga de actuación de la



bomba de suministro disminuye. Cuando la SCV recibe corriente, se crea una fuerza electromotriz variable de acuerdo con el porcentaje de servicio, que mueve el ci-lindero (integrado con el inducido) hacia la izquierda, cambiando la apertura del



conducto de combustible y regulando así la cantidad de combustible. Con la SCV desactivada, el muelle de retorno se contrae, abriendo completamente el conducto de combustible y suministrando el combustible a los émbolos buzos. (Cantidad total de admisión y de descarga =



normalmente abierto) Cuando la SCV está activada, la fuerza del muelle de retorno mueve el cilindro hacia la derecha, cerrando el conducto del combustible (normalmente abierto).

Figura 7: Control del porcentaje de servicio de válvula SCV Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Unidad de bomba (leva excéntrica, leva anular, émbolo buzo)

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO La leva excéntrica está conectada al árbol de levas y la leva anular está instalada sobre la leva excéntrica. Hay dos émbolos buzo en posición simétrica por encima y por debajo de la leva anular.

Figura 8: Conjunto de Bombeo de la bomba HP3 Denso Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Debido

a

excéntrica

que

la

rotación

del

árbol

de

levas

hace

que

la

leva

rote excéntricamente, la leva anular sigue este movimiento y se

mueve de arriba abajo, lo que a su vez mueve los dos émbolos buzo recíprocamente. (La propia leva anular no gira) (automotrizenvideo, 2015) Válvula de descarga La válvula de descarga de HP3 cuenta con un elemento integrado que consta de la bola de retención, muelle y montura. Cuando la presión del émbolo buzo excede la presión de la rampa, la bola de retención se abre para descargar combustible.

Figura 9: Válvula de descarga. Bomba HP3 Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

INYECTOR (TIPO G2)

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Los inyectores introducen el combustible a alta presión de la rampa a las cámaras de combustión con el calado y régimen de inyección óptimos, vaporizándolo, y siguiendo las órdenes recibidas de la ECU. Características Se ha incorporado un inyector de válvula de dos vías (TWV) de tipo solenoide, compacto y de ahorro energético. Los códigos QR que muestran diversas características del inyector y los códigos de identificación que muestran estos últimos de formanumérica (30 cifras alfanuméricas) están grabados en la culata del inyector. El sistema common rail optimiza el control del volumen de inyección utilizando esta información. Cuando un inyector se ha instalado recientemente en un vehículo, es necesario introducirlos códigos de identificación en la ECU del motor por medio de la herramienta de diagnóstico MITSUBISHI (MUT II)

Figura 10: Inyector denso Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

Sensor de temperatura del combustible

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO El sensor de temperatura del combustible está instalado en la parte de admisión del combustible y tiene las características de un termistor en el cual la resistencia eléctrica cambia con la temperatura para poder detectar la temperatura del combustible. El componente de detección utiliza un termistor.

Figura 11 Sensor de temperatura de combustible Bomba HP3 Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf A medida que va aumentando la temperatura del combustible, la resistencia del sensor de temperatura aumenta, como se indica en la Tabla Tabla 2 Características del valor de resistencia del sensor de temperatura de combustible

Temperatura -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Valor de la (25,4) 15,0±1,5 (9,16) (5,74) (3,70) 2,45±0,24 (1,66) (1,15) (0,811) (0,584) (0,428) 0,318±0,03 (0,240) (0,1836) (0,1417) (0,1108)

Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-CT004061.pdf

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SISTEMA CRDI SIEMENS Características principales Los siguientes componentes proceden de la empresa Siemens:   

Bomba de combustible de alta presión (con válvula dosificadora de combustible y válvula reguladora de presión del combustible) Inyectores PCM

La bomba de alta presión genera el combustible a alta presión necesario y lo introduce a presión en la rampa de combustible. El combustible es dosificado por los inyectores, que son controlados eléctricamente por el PCM.

Figura 1 Comparación de presión de funcionamiento sistema Bosch y Siemens Fuente: http://es.slideshare.net/

El sistema Common Rail de Siemens utiliza inyectores piezoeléctricos. Con estos inyectores no está permitido desenchufar el mazo de cables de los inyectores con el motor en marcha. En caso contrario el motor puede sufrir daños graves1. El PCM de Siemens constituye el componente central del sistema de control del motor. Recibe las señales eléctricas de los sensores y transmisores de valores nominales, las procesa y calcula las señales de activación para los actuadores (p. ej., inyectores, válvula de control de la presión de sobrealimentación, válvula EGR, etc.). El programa de control (software) está almacenado en una memoria. De la ejecución del programa se encarga un microprocesador.

Figura 2 PCM

1 (automotrizenvideo, 2015)

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Fuente: (automotrizenvideo, 2015)

Los sensores, junto con los actuadores, constituyen los periféricos y actúan intercomunicando el vehículo con el PCM, el cual actúa como unidad de procesamiento. Nota: Por lo demás, el funcionamiento es similar al del sistema Common Rail de Delphi. Códigos de falla        

P0606 P0A94 P0A09 P0A10 P1563 P0685 P0686 P0687.

Bomba de alimentación El combustible es aspirado (a) por la bomba de alimentación (1) es conducido a la válvula dosificadora de combustible (2) y la válvula de lubricación (6). Con la válvula dosificadora de combustible cerrada, se abre la válvula reguladora de presión (5) y devuelve el combustible al lado de aspiración de la bomba de alimentación (1).

Figura 3Bomba de alta presión Fuente: (Tomasautoiessanblas)

Por la válvula de lubricación (6) el combustible llega a la cámara de la bomba de alta presión y desde allí al retorno de combustible (c). La válvula dosificadora de combustible (2), comandada por la UCE, controla la cantidad de combustible

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO suministrada a los elementos (3) de la bomba de alta presión. Las salidas de alta presión de los tres elementos se unen en un conducto circular, que conduce el combustible por la salida de alta presión (b) de la bomba a la rampa y esta a los inyectores piezoeléctricos. Bomba de Alta Presión Bomba de Alta Presión entre el canal de alta presión (b) y el retorno (c) se encuentra la válvula reguladora de la alta presión (4). Esta válvula solenoide, controlada por la UCE, regula la cantidad de combustible hacia la salida de la alta presión, y por lo tanto la presión del combustible en la rampa.  

La alta presión del carburante varía entre 220 y 1500 bares. Este tipo de bomba al no ser distribuidora no necesita calado

Figura 4 Bomba de alta presión Fuente: (Tomasautoiessanblas)

Válvula IPR La válvula reguladora de presión está ubicada junto a la bomba de alta presión, su función es regular la presión del diésel a la salida de la bomba de alta presión, con la cual se regula la presión en la rampa o riel de combustible se alimenta con 12V. Además con válvula reguladora la presión se consigue amortiguar las variaciones de presión, producto de la alimentación de combustible y de la inyección del mismo2.

2 (Gómez, 2012)

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Figura 5 Válvula IPR Fuente: (OTC)

  

La presión de operación de la válvula IPR durante el arranque alcanzara los 50 bares en el riel hasta llegar a un a presión de 150 bares En caso de una presión demasiado alta en el Rail, La válvula reguladora de la presión abre de forma que una parte del combustible retorna al depósito, desde el Rail a través de una tubería colectora. En el caso de una presión demasiado baja en el Rail, la válvula reguladora de presión cierra y produce estanqueidad así el lado de alta presión contra el lado de alta presión

Figura 6 Descripción de funcionamiento Fuente: (OTC)

Válvula SCV La válvula SCV regula la succión a la bomba de alta presión, es decir deja ingresar más o menos diésel a la misma. Regula lo que la bomba puede succionar.

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Figura 7 Esquema funcionamiento válvula SCV e IPR Fuente: (Augeri, 2011)

Como puede verse la válvula SCV regula la cantidad de combustible que pasa desde la bomba de baja presión o transferencia, a la bomba de alta presión, dejando ingresar a la misma más o menos diésel. La válvula IPR deja que el diésel que va al riel se fugue o escape hacia el retorno, por lo que de esta forma regula la presión3.

Funciones  

Mejora el rendimiento del sistema de inyección, ya que la bomba solo comprime la cantidad necesaria de combustible para mantener la presión del riel requerida. Reduce la temperatura en el depósito de combustible, Ya que al enviar el exceso de combustible al retorno la expansión del fluido incremente el calor del mismo

Inyector El control de los inyectores para la dosificación de combustible (comienzo de la inyección y cantidad inyectada) es realizado directamente por el PCM, aunque la presión nominal en la rampa debe ser de 150 bares por lo menos durante el arranque. Para abrir y cerrar los inyectores, es necesario cada vez un impulso de tensión.

3 (Augeri, 2011)

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Figura 8 Inyector Piezoeléctrico Fuente: (Tomasautoiessanblas)

Voltaje de trabajo del inyector Para la apertura de los inyectores, el PCM manda una tensión de carga inicial de unos 70 V. Esta tensión es subida en 0,2 milisegundos a 140 V por el elemento piezoeléctrico. Corriente de trabajo del inyector La corriente de carga es de 7 A aprox. El aumento de tensión se produce gracias al contacto entre los distintos elementos piezoeléctricos, por lo que estos generan tensión por sí mismos. Durante la fase de carga, el actuador piezoeléctrico se dilata (tensión elástica), y abre la aguja del inyector. Para finalizar el proceso de inyección, es necesario otro impulso de tensión del PCM. El tiempo de descarga del actuador piezoeléctrico condicionado por el tiempo de cierre de la aguja del inyector es 0,2 milisegundos.

Figura 9 Curva de Preinyección e Inyección principal del inyector Fuente: Fuente: http://es.slideshare.net/joaquinin1/common-rail-siemens-49-pag-interesante? related=2

Curva de corriente inyector

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Figura 10 Curva amperaje del inyector Fuente: http://es.slideshare.net/joaquinin1/common-rail-siemens-49-pag-interesante?related=2

Curva de voltaje inyector

Figura 11 Curva de Voltaje del inyector Fuente: http://es.slideshare.net/joaquinin1/common-rail-siemens-49-pag-interesante?related=2

Sensor FRP Sensor tipo Piezorresistivo. Se encuentra ubicado en el rail su función es transmitir una señal de tensión proporcional a la presión del combustible en el rail. Mediante un voltaje variable de 0 a 5 V. nos indica la presión existente dentro del acumulador.

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Figura 12 Circuito del sensor FRP Fuente: (Tomasautoiessanblas)

PIN D1: Alimentación PIN B2: Señal PIN B3: Masa sensor La presión de riel de inyectores puede superar los 1500 bares.

Figura 13 Tensión vs Presión de inyección Fuente: (Cóndor & Christian, 2014)

Tabla 4 Valores Voltaje vs Presión

Relación Presión 0 50 300 600 1500

Voltaje 0,5 V 0,64 V 1,3 V 2V 4,5 V

Fuente: (Cóndor & Christian, 2014)

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SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI DELPHI El sistema de inyección CDRI DELPHI está compuesto por una bomba de alta presión en la cual viene incorporado la bomba de transferencia, es decir no tiene una bomba eléctrica en el tanque, tiene integrada en la bomba una IMV es decir un Válvula Reguladora de Caudal, tiene un riel de alta presión en el cual viene incorporado un sensor que mide la presión en el mismo y los inyectores en el sistema DELPHI vienen codificados.

Figura 14 SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI DELPHI Fuente: http://es.slideshare.net

ECM Una Unidad de Control controla la inyección y la presión del riel. También puede controlar funciones del motor y del vehículo. Las entradas y salidas principales son: Entradas:   

Temperatura de combustible en la bomba. Presión de combustible en el riel. Parámetros del motor (velocidad del motor, tiempo, posición del pedal del acelerador, presión del turbo alimentador, etc.)

Salidas:   

Corriente de accionamiento para la válvula de control del inyector. Corriente de accionamiento para la válvula de derivación del caudal de entrada. Calentador del filtro de combustible (opcional). (Reveco, 2014)

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Figura 15 Circuito de baja y alta presión Fuente: http://es.slideshare.net/jorgeprofguillen/common.

CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN PARA LÍNEA DE RETORNO El circuito de baja presión para línea de retorno tiene dos funciones principales:  

Recibir el flujo de la línea de retorno de la bomba y desviarla de vuelta hacia el tanque Recibir el flujo de la línea de retorno del inyector.

Esta función es ayudada por un tubo Venturi para crear un vacío en la línea de retorno. CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN Se utiliza un circuito de alta presión con una bomba HP para comprimir el combustible desde el circuito de baja presión hacia el riel a través de una tubería de alta presión. Un riel para acumular combustible altamente presurizado, conectado a su vez a los inyectores por tuberías de alta presión. Inyectores controlados electrónicamente (uno por cilindro) los cuales aseguran la introducción de la cantidad requerida de combustible en el momento preciso en los cilindros. CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN Un circuito de baja presión que alimenta al equipo de combustible con combustible filtrado y presurizado.

BOMBA DE ALTA PRESIÓN

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Figura 16 Bomba de alta presión Fuente: https://prezi.com/jkzpohs4jdth/sistema-riel-comun-delphi/

Las funciones de la bomba de HP (alta presión) son:  

Generar el nivel de alta presión requerida en el riel. Medir la cantidad de combustible comprimido en forma precisa según los requerimientos de potencia del motor para satisfacer las demandas de alta presión y de combustible calculadas por el ECM de acuerdo a las necesidades del conductor.

La bomba 'Common Rail' consiste en los siguientes elementos principales:

Figura 17 Partes de la bomba de alta presión Fuente: http://es.slideshare.net/jorgeprofguillen/common

Funcionamiento:

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO El combustible filtrado es succionado a través del niple de admisión de la bomba HP. Entonces el combustible pasa dentro de la bomba de transferencia la cual sube la presión de admisión a un nivel conocido como presión de transferencia. La presión natural de transferencia es función de la velocidad de la bomba. Una válvula reguladora la cual forma parte del cuerpo mantiene esta presión a un nivel predeterminado (alrededor de 0,6 bar).

Figura 18 Bomba de alta presión Fuente: http://es.slideshare.net/Luis_Reveco

El combustible a presión de transferencia también pasa dentro de la válvula de derivación de entrada, la cual controla el caudal de combustible entregado hacia el (los) elemento (s) de bombeo. El combustible que entra al cabezal hidráulico, es comprimido por los pistones y devuelto hacia la tubería de alta presión y luego hacia el riel. La bomba de alta presión, conducida por la cadena de distribución, es una bomba tipo pistón que genera alta presión. Presuriza el combustible hasta un máximo de 1400 bar antes de enviar el combustible hacia el 'common rail'. El combustible comprimido se envía hacia el 'common rail'. BOMBA DE BAJA PRESIÓN: La bomba de baja presión forma parte de la bomba de alta presión. Succiona el combustible desde el tanque de combustible y envía el combustible hacia los émbolos de la bomba de alta presión. La cantidad de combustible que se envía es determinada por el ECM a través de la IMV (Válvula de Derivación de Entrada). COMMON RAIL

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Figura 19 Common Rail Fuente: http://es.slideshare.net

El riel es un acumulador de alta presión. El sensor de presión del riel se usa para transmitir hacia el ECM el valor de presión en el riel. Este valor se usa para el cálculo anticipado del caudal y la inyección. Es diferente al sistema Bosch, la presión máxima de funcionamiento es 1.600 bar. El volumen de alta presión recibido desde la bomba HP a través de una línea HP se almacena en el acumulador también llamado riel común. Consiste en un múltiple de distribución que proporciona combustible a la presión de inyección hacia los inyectores a través de las tuberías HP y amortigua las fluctuaciones de presión. Riel

EL INYECTOR DELPHI

Figura 20 El inyector DELPHI Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/.pdf

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Función del inyector DELPHI. El inyector del sistema Common Raíl ha sido diseñado para responder a las nuevas normas de descontaminación. Para ello, debe:     

Permitir inyecciones múltiples. (hasta 5 inyecciones por ciclo) Permitir inyectar cantidades cada vez más pequeñas (0,5mg/cp) Inyectar a presiones cada vez más elevadas (1800bar) Tener interacciones hidráulicas débiles entre 2 inyecciones sucesivas Distribuir de manera homogénea la cantidad inyectada.

Para el reemplazo de un inyector nuevo posee características diferentes de aquéllas del que se seleccionó originalmente para el motor en la línea de producción. Estas características se resumen en el código de 16 caracteres que se muestra en la etiqueta pegada en la parte superior del inyector. Se debe ingresar este código en la memoria del ECM utilizando un scanner automotriz. (Gonzalez, 2010) Principio de funcionamiento del inyector DELPHI Aumento de presión. El aumento de la presión en el inyector se desglosa en varias etapas: a) El carburante en alta presión cruza en primer lugar el cuerpo del porta inyector antes de alimentar la placa separador cruzando estos inyectores en el orden siguiente:   

INO: Alimentación de la cámara de control. NPO: Alimentación de la galería de carburante de tobera. SPO: Alimentación de la cámara de la válvula.

b) El carburante en alta presión llena progresivamente la cámara de la válvula, la cámara de control de la placa separador y las ranuras helicoidales de la aguja En esta fase, las presiones están equilibradas en todo el inyector. Inyector en reposo. El equilibrio de las presiones mantiene el inyector cerrado es decir en reposo. La válvula permanece cerrada gracias a la geometría idéntica. Al ser iguales las presiones ejercidas en estas dos secciones, la válvula se mantiene en equilibrio. Pilotaje de la bobina. Cuando la ECU alimenta la bobina, la válvula se abre cuando el esfuerzo de atracción es superior al esfuerzo del muelle. La abertura de la válvula crea una fuga del carburante en el retorno inyector y genera una caída de presión en:  La cámara de la válvula  El SPO

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO  El INO A pesar de estas caídas de presión, la aguja permanece siempre inmovilizada en su asiento ya que la caída de presión no ha alcanzado aún la cámara de control, no hay pues inyección. (ALEJANDRO, 2013)

Figura 21 Proceso de inyección Fuente: http://dspace.espoch.edu.ec/.pdf Inicio de inyección. El inicio de la inyección se produce cuando la caída de presión se generaliza en la cámara de control de la placa separador. En efecto, la diferencia de presión ejercida en los 2 polos de la aguja genera su desequilibrio. Esto último se traduce por una subida de la aguja ya que la presión a nivel de la tobera de la aguja es superior a la de la cámara de control de la placa separador. La circulación del carburante a través del NPO se establece para alimentar la tobera. Nota: El paso del carburante a través del orificio de alimentación de la tobera (NPO) genera una pérdida de carga que depende de la presión del raíl. Cuando la presión del raíl es máxima, (1600 bar), ésta pérdida de carga sobrepasa 100 bar. La presión aplicada en el cono de la aguja, (la presión de inyección) es pues inferior a la presión del raíl. Fin de inyección. Tan pronto la ECU detiene la alimentación de la bobina, la válvula se vuelve a cerrar ya que el esfuerzo de atracción se vuelve inferior al del muelle. Después del cierre de la válvula, el circuito sube en presión. Sin embargo, la aguja permanece siempre levantada, el único medio de volverla a cerrar consiste en aplicar presiones diferentes en cada uno de estos extremos. Esta diferencia de presión para volver a cerrar el inyector se crea por la pérdida de carga del inyector de llenado NPO

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO que se opone a la presión en la cámara de control que es sensiblemente igual a la presión raíl. Cuando la presión en la cámara de control se vuelve superior a la presión aplicada en la tobera de la aguja, la inyección se para. (Isaías, 2014) Control de los inyectores. La corriente discontinua permite reducir las pérdidas por efecto de julios a nivel del calculador y del inyector. La corriente de llamada (la) es superior a la corriente de mantenimiento (lm) ya que en la fase de mantenimiento:  El entrehierro entre la válvula y la bobina se reduce (el valor de la carrera de la válvula, o sea aproximadamente 30 μm) por lo que la fuerza electromagnética que hay que aplicar a la válvula puede ser reducida.  No es necesario vencer la inercia de la válvula.

Figura 22 Curva de corriente del inyector Delphi Fuente: http://automotrizenvideo.com

SISTEMA HEUI 4 1.1 Características

4 Liceo Industrial Presidente Pedro Aguirre Cerda. (Septiembre 2011) INYECTOR HEUI. Extraído el 01 de Febrero del 2016 de http://es.slideshare.net/Luis_Reveco/inyector-heui

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Figura 1.1 Inyector HEUI Por sus siglas en ingles, Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI). El sistema de inyector inyección de combustible diesel HEUI funciona extrayendo el combustible del tanque con una bomba de combustible en tándem de alta y baja presión. Al variar la presión del aceite, la inyección se puede controlar de forma independiente de la posición o la velocidad del cigüeñal del motor o del árbol de levas. Una válvula de solenoide accionada por control el flujo de aceite a alta presión que se aplica a la parte superior de un pistón intensificador en el inyector. Esto puede aumentar la presión de inyección de 1250 a 1800 bar o psi 18.000 a 24.000.

1.2 Componentes sistema de inyección HEUI

El

sistema

utiliza

inyectores

accionados

hidráulicamente

y

controlados

electrónicamente para entregar combustible a cada cilindro. El fluido hidráulico empleado para accionarlos es el aceite del motor. El aceite es suministrado a través de conductos situados en la tapa delantera hacia el depósito, el depósito mantiene

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO disponible un suministro constante de aceite a la bomba hidráulica de alta presión instalada en la distribución. Esta bomba es de plato oscilante e impulsado por engranajes. El aceite a alta presión es entregado por la bomba al múltiple de suministro y luego dentro de conductos en la culata. Cuando un inyector es energizado, un solenoide electrónico instalado en el inyector abre una válvula de vástago, permitiendo que el aceite a presión fluya hacia dentro del inyector y que actúe sobre el pistón amplificador. Cuando el solenoide es des energizado, la presión en la parte superior del pistón amplificador es descargada por la válvula de vástago a través de retorno en la parte superior del inyector. El sistema de Inyección HEUI, está constituido por los siguientes componentes:   

Circuito de combustible (baja presión) Circuito de accionamiento del Inyector (alta presión). Circuito electrónico.

El combustible circula a través de la bomba a baja presión en una combinación de filtro de combustible, separador de agua, la taza del calentador y luego de vuelta a través del lado de alta presión de la bomba y de ahí a las galerías de combustible a en la culata, hasta las unidades de inyección.

Figura 1.2 Componentes del sistema HEUI El inyector HEUI utiliza la energía hidráulica del aceite a presión para causar la inyección.

1.3 Sistema de Inyección HEUI Caterpillar 5

Entre los componentes del sistema de combustible HEUI existen varios elementos similares al sistema EUI. Sin embargo, en el sistema HEUI, los inyectores no son movidos por un eje de levas. 5 Montero, J. (Noviembre 2012).HEUI CATERPILLAR. Extraído el 01 de Febrero del 2016 de http://es.slideshare.net/JoseEfegeMontero/heui? related=1

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Los siete componentes principales del sistema HEUI son: 

     

Grupo bomba del sistema hidráulico la cual contiene: - Bomba de alta presión (HEUI) - Válvula de control de la bomba - Bomba de transferencia de combustible ECM Control del acelerador Sensor velocidad / Sincronización Inyectores Sensor de Temperatura Sensor de Presión

1.3.1. Función del sistema de baja presión 

Suministra el combustible necesario para el funcionamiento del sistema de



inyección. Purifica el combustible.

Figura 1.3 Componentes del sistema de baja presión HEUI

Sistema de accionamiento del inyector HEUI  

Suministra aceite a alta presión para accionar los inyectores. Controla la presión de inyección por medio del cambio de la presión de aceite.

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Figura 1.4 Sistema de accionamiento de los inyectores HEUI

Ventilación de fugas internas Durante el ciclo normal de inyección, el aceite a presión sobre el pistón de aceite puede subir hasta 22800 kPa (3300 psi). Un sello en el pistón de aceite minimiza las filtraciones de aceite hacia la cámara de combustible. Una cantidad infima de aceite es necesaria para lubricar el pistón de aceite. Este aceite puede mantenerse momentáneamente bajo el pistón. También una cantidad menor de combustible puede filtrar entre el plunger y el barrel. Este combus-permanecera momentáneamente en la cavidad bajo el pistón de aceite. Si el fluido acumulado bajo el pistón de aceite no es desalojado, se puede producir un bloqueo hidráulico. Como el pistón se mueve hacia abajo, el combustible es desalojado pasando por la bola del barrel al circuito de admisión de combustible. La bola se mantiene cerrada durante el resto del circuito.

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Figura 1.5 Estructura interna del inyector HEUI

Comprobación de válvula del inyector La Fuel Inlet Check Valve permite que el combustible a baja presión llene el barrel bajo el plunger, pero se cierra cuando el plunger se mueve hacia abajo y la presión sube. La Venting Check Valve permite desalojar el fluido bajo el pistón de aceite. La Reverse Flow Check Valve previene que gases de la combustión pasen hacia el inyector a través de la aguja de inyección. La Nozzle Check Valve controla la presión de salida de inyección previniendo que pase combustible por los orificios del inyector hasta que haya suficiente presión para sacar la válvula de su asiento y producir la inyección.

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Figura 1.6 Estructura del barrel y del nozzle del inyector HEUI

Unidad de control electrónico HEUI El componente principal en el sistema HEUI, es el Módulo de Control Electrónico, montado encima de la tapa delantera derecha de válvulas. El ECM es el "corazón" del motor. El ECM gobierna el motor, determina el tiempo y limita el combustible. Lee la información de los sensores y se lo comunica al sistema de instrumentos por el conector de datos Data Link. Los inyectores son controlados por el módulo que controla la duración de los pulsos de inyección de combustible, el aceite de una bomba de alta presión acciona hidráulicamente los inyectores. El ECM controla el regulador de presión. El control de la presión deseada es una función variable modulada de la estrategia de control del motor ECM. El sensor de la presión de control de inyección está instalado en el múltiple de suministro y provee la señal de retroalimentación para el sistema de control tipo bucle o circuito cerrado.

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Figura 1.7 Comportamiento eléctrico y presión de inyección

Ubicación de los sensores El Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante de motor (flecha) se localiza en la frente de la culata derecha de los cilindros. Esta señal la utiliza el ECM para el control de varias funciones. Los sistemas o los circuitos siguientes utilizan la señal del Sensor de Temperatura: El Sistema de Monitoreo de la Información Vital (VIMS), Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) transmitido por el conector de enlace de datos Caterpillar (Cat Data Link) El sensor de Velocidad primario se localiza cerca del ECM. Estos sensores son utilizados para calcular la velocidad del motor y posición del Cigüeñal para propósitos de Tiempo. Ranura de identificación, Advierta las ranuras del mismo tamaño, son de igual medida 50/50 mostrado en la rueda. Las otras 23 ranuras son 80/20 en tamaño relativo. El diente del tamaño 50/50, la ranura es usada por el ECM como un punto de referencia para determinar la posición del motor para tiempo de inyección (completamente explicado luego en la presentación).

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO El ECM a través del sensor de Velocidad/Tiempo puede identificar el Cilindro n°1 ya este diente crea una señal diferente que los otros dientes indicando una posición determinada.

Figura 1.8 Componentes sistema electrónico sensores

1.4 Circuito eléctrico del inyector HEUI

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Figura 1.9 Circuito eléctrico del inyector HEUI

SISTEMA CRDI EUI Características principales (Serrano, 2002) Los sistemas de inyección diésel E.U.I., están formados por un conjunto de inyectores bomba, ubicados en la culata del motor, estos son accionados por un mecanismo de balancín, impulsado por el eje de levas del motor, que se puede encontrar en el block o sobre la culata del motor. El sistema E.U.I., está constituido por dos circuitos: el de combustible y el de inyección. Componentes 1. Tanque de combustible

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO 2. Filtro primario 3. Bomba de transferencia 4. Filtro secundario 5. Suministro de combustible 6. Leva 7. Balancín 8. Solenoide 9. Válvula de descarga. Funcionamiento. El circuito de suministro de combustible usa una bomba de transferencia de caudal fijo para transferir el combustible desde el tanque hacia los inyectores, pasando por los conductos del ECM, esto enfría el módulo. El sensor de velocidad/sincronización del motor detecta la señal, para detectar la posición del cigüeñal y la velocidad del motor, esta información y otros datos permiten al ECM enviar una señal a los solenoides de los inyectores. El solenoide del inyector de combustible se activa para empezar la inyección de combustibles y se desactiva para terminar la inyección.

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Figura 23 Sistema de operación EUI Fuente: Cat Service Information System. 3516B Generator Set ZAP00001

Mecanismo de funcionamiento del inyector EUI Componentes. 1. Ajuste de la tuerca 2. Montaje del brazo del eje de balancín 3. Electrónico inyector de combustible 4. Varillas 5. Culata 6. Árbol de levas 7. Taques. Funcionamiento. El mecanismo inyector de combustible proporciona la fuerza hacia abajo que se requiere para presurizar el combustible en la bomba de inyección de

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO combustible. El accionamiento mecánico electrónico de combustible del inyector (3) permite que el combustible sea inyectado en la cámara de combustión. La fuerza se transmite desde el lóbulo inyector de combustible del árbol de levas (6) a través del elevador (7) a la varilla de empuje (4). Desde la varilla de empuje (4), la fuerza se transmite a través del conjunto basculante (2) y a la parte superior de la bomba de inyección, la tuerca de ajuste (1) permite el ajuste del látigo inyector.

Figura 24 Mecanismo de funcionamiento del Inyector EUI Fuente: http://motoreslog.blogspot.com/search?q=mecanismo+de+funcionamiento

Inyector de combustible EUI Componentes. 1. El émbolo 2. Cámara de bombeo 3. Pasaje de alta presión de combustible 4. Cartucho de válvula

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO 5. Baja presión de paso de combustible 6. Válvula de aguja 7. Válvula de cámara. Funcionamiento. Cuando la carrera del embolo (1) es en la parte superior, el combustible fluye a través de los pasajes de baja presión de combustible en el cuerpo. El combustible luego fluye al paso central en el émbolo y en la cámara de bombeo (2) por debajo del émbolo, cuando la carrera del émbolo está en la parte inferior, el combustible fluye a través de conductos de combustible de alta presión (3). El combustible fluye a través de la válvula abierta cartucho (4) y en conductos de combustible de baja presión (5). Cuando la válvula de cartucho está cerrada o energizada, el flujo de combustible a través de la válvula de cartucho está bloqueado. Esta obstrucción provoca una acumulación de la presión de combustible y el inicio de la inyección. La inyección continúa hasta que el cartucho de la válvula está desenergizado o abierto, y el combustible fluye a través de esta válvula, continuamente tendrá una caída de presión y la inyección se detendrá, mientras el émbolo sigue forzando el combustible a través de la válvula de cartucho abierta hasta que la carrera del émbolo llegue a la parte inferior.

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Figura 25 Inyector de combustible EUI Fuente: http://motoreslog.blogspot.com/search?q=mecanismo+de+funcionamiento

Electroválvula del inyector. Las electroválvulas son dispositivos electrónicos que funcionan según el principio de que cuando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magnético que mueve un carrete interno, permitiendo el paso del fluido, la señal del ECM controla la apertura y cierre de la válvula de solenoide. Funciona con alimentación de 115 voltios.

Figura 26 Válvula solenoide del Inyector de combustible EUI

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Fuente: http://es.vbook.pub.com/doc/129241613/Inyector-Bomba-EUI

Etapas de inyección en el sistema E.U.I. Etapa de pre - inyección. La dosificación de preinyección empieza por el émbolo del inyector y el levanta válvulas del inyector en la parte superior de la carrera de inyección de combustible. Cuando la cavidad del émbolo está llena de combustible, la válvula de contrapunta está en posición abierta y la válvula de retención de la boquilla está en posición abierta. Etapa de inyección. El ECM envía una corriente al solenoide en la válvula de cartucho, cuando se energiza el solenoide, el conjunto de inducido levanta la válvula de contrapunta de modo que hace contacto con el asiento. Esta es la posición cerrada. Una vez que la válvula de contrapunta se cierra, se bloquea el camino para el combustible que sale de la cavidad del émbolo. El émbolo continúa empujando combustible de la cavidad del émbolo y la presión de combustible aumenta. Cuando la presión de combustible alcanza aproximadamente

34.500 KPa (5000Psi), la fuerza del combustible a alta presión supera la fuerza del resorte. Esto retiene la válvula de retención de la boquilla en la posición cerrada. La válvula de retención de la boquilla se mueve del asiento de la boquilla y el combustible fluye, saliendo por la punta del inyector. Éste es el comienzo de la inyección.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Etapa final de la inyección. La inyección es continua mientras el émbolo del inyector se mueve en un movimiento descendente y el solenoide energizado mantiene cerrada la válvula de contrapunta. Cuando la presión de inyección ya no se requiere, el ECM detiene el flujo de corriente eléctrica al solenoide, y la válvula de contrapunta se abre. El resorte del inyector de combustible y la presión de combustible abren la válvula de contrapunta. El combustible a alta presión puede fluir ahora alrededor de la válvula de contrapunta abierta y llegar al conducto de suministro de combustible. Cuando la presión de inyección baja aproximadamente 24.000 KPA (3500Psi), la válvula de retención de la boquilla se cierra y la inyección se para. Éste es el final de la inyección. Bomba de alimentación (Watson, 1994) Esta bomba permite trasferir el combustible desde el depósito en la cantidad suficiente para los requerimientos del sistema de inyección. El sistema EUI, dependiendo del tipo de vehículo pueden emplear bombas de combustible de engranajes, paleta o eléctrica.

Figura 27 Bomba de engranajes

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INFORME DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Fuente: http://www.aficionadosalamecanica.net/imagesartic/bomba-ve-comun-1.gif

Curva característica de Inyección

Figura 28 Curva característica de la inyección EUI Fuente: http://personales.ya.com/davidgomez/proyinyec.htm

Curva característica del inyector

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Figura 29 Curva característica del inyector Fuente: http://repositorio.uide.edu.ec/bitstream/37000/188/1/T-UIDE-0124.pdf

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