Sistema de Inyeccion en Motores Diesel.docx Hobert Jim.

ESCUELA DE INGENIERIA CHIMBOTE UNIVESIDAD CESAR VALLEJO

SISTEMA DE INYECCION DE COMBUSTIBLE EN MOTORES DIESEL

ESTUDIANTES 1. 2.  3. 4. 5.

 ALAYA ORTEGA CRISTIAN CRISTIAN CCORI EGUILUZ MARCO MERCADO NORIEGA JAVIER ALEJANDRO PAREDES VERA ALVARITO CARLOS SALDARRIAGA OLIVO HOBERT JIM

 V MODULO INGENIERIA MECANICA 

INGENIERIA MECANICA Página 1

INDICE 1. DEFINICION 2. RESEÑA HISTORICA   3. SISTEMA DE INYECCION  3.1 ELEMENTOS ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA SISTEMA DE INYECCION INYECCION  3.1.1 COMBUSTIBLE DIESEL  3.1.2 DEPOSITO DE COMBUSTIBLE  3.1.3 FILTRO DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE  3.1.4BOMBA DE ALIMENTACION ALIMENTACION  3.1.5BOMBA DE INYECCION INYECCION  3.1.5.1 TIPOS DE BOMBAS BOMBAS DE INYECCION INYECCION  3.1.5.1.1 BOMBA LINEAL LINEAL  3.1.5.1.2 BOMBA ROTATIVA  ROTATIVA   3.1.5.1.3 COMMON RAIL  3.1.5.1.4 INYECTOR - BOMBA  BOMBA   3.1.5.1.5 BOMBA MECANICA  MECANICA   3.1.5.1.6 BOMBA ELECTRONICA  ELECTRONICA   3.1.5.1.7 DESPIECE DE UNA BOMBA ELECTRONICA  ELECTRONICA   3.1.6 INYECTORES  3.1.7 CONDUCTOS DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE 4. TIPOS DE SISTEMA DE INYECCION 4.1 INYECCION INDIRECTA  4.1.1 TIPOS DE INYECCION INDIRECTA  4.1.1.1 CAMARA DE TURBULENCIA  4.1.1.2 CAMARA DE COMBUSTION 4.2 INYECCION DIRECTA  4.2.1 TIPOS DE INYECCION DIRECTA  4.2.1.1 MEDIANTE SISTEMA DE INYECCION ROTATIVA  4.2.1.2 MEDIANTE SISTEMA DE INYECCION LINEAL 4.2.1.3 MEDIANTE SISTEMA SISTEMA DE INYECCION UNITARUIA  4.2.1.4 MEDIANTE SISTEMA INYECCION COMMON RIEL 4.2.1.5 MEDIANTE SISTEMA INYECCION BOMBA  4.2.1.6 MEDIANTE INYECCION MODERNA-ELECTRONICA  4.2.1.6.1 SISTEMA EUI 4.2.1.6.2 SISTEMA HEUI 4.2.1.6.3 SISTEMA EUP 4.2.1.6.4 SISTEMA CR  4.2.1.6.5 SISTEMA BE PLD MEUI 4.2.1.6.6 SISTEMA EDC 4.2.1.6.7 SISTEMA PT 5. BIBLIOGRAFIA  INGENIERIA MECANICA Página 2

INDICE 1. DEFINICION 2. RESEÑA HISTORICA   3. SISTEMA DE INYECCION  3.1 ELEMENTOS ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA SISTEMA DE INYECCION INYECCION  3.1.1 COMBUSTIBLE DIESEL  3.1.2 DEPOSITO DE COMBUSTIBLE  3.1.3 FILTRO DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE  3.1.4BOMBA DE ALIMENTACION ALIMENTACION  3.1.5BOMBA DE INYECCION INYECCION  3.1.5.1 TIPOS DE BOMBAS BOMBAS DE INYECCION INYECCION  3.1.5.1.1 BOMBA LINEAL LINEAL  3.1.5.1.2 BOMBA ROTATIVA  ROTATIVA   3.1.5.1.3 COMMON RAIL  3.1.5.1.4 INYECTOR - BOMBA  BOMBA   3.1.5.1.5 BOMBA MECANICA  MECANICA   3.1.5.1.6 BOMBA ELECTRONICA  ELECTRONICA   3.1.5.1.7 DESPIECE DE UNA BOMBA ELECTRONICA  ELECTRONICA   3.1.6 INYECTORES  3.1.7 CONDUCTOS DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE 4. TIPOS DE SISTEMA DE INYECCION 4.1 INYECCION INDIRECTA  4.1.1 TIPOS DE INYECCION INDIRECTA  4.1.1.1 CAMARA DE TURBULENCIA  4.1.1.2 CAMARA DE COMBUSTION 4.2 INYECCION DIRECTA  4.2.1 TIPOS DE INYECCION DIRECTA  4.2.1.1 MEDIANTE SISTEMA DE INYECCION ROTATIVA  4.2.1.2 MEDIANTE SISTEMA DE INYECCION LINEAL 4.2.1.3 MEDIANTE SISTEMA SISTEMA DE INYECCION UNITARUIA  4.2.1.4 MEDIANTE SISTEMA INYECCION COMMON RIEL 4.2.1.5 MEDIANTE SISTEMA INYECCION BOMBA  4.2.1.6 MEDIANTE INYECCION MODERNA-ELECTRONICA  4.2.1.6.1 SISTEMA EUI 4.2.1.6.2 SISTEMA HEUI 4.2.1.6.3 SISTEMA EUP 4.2.1.6.4 SISTEMA CR  4.2.1.6.5 SISTEMA BE PLD MEUI 4.2.1.6.6 SISTEMA EDC 4.2.1.6.7 SISTEMA PT 5. BIBLIOGRAFIA  INGENIERIA MECANICA Página 2

1. DEFINICION Es un sistema de alimentación de Combustible El sistema que posibilitará que la combustión se realice del modo más favorable, consiguiendo el máximo rendimiento del motor; es decir, que los gases no quemados sean los mínimos a la la salida del motor El combustible debe inyectarse en la cámara de combustión, en las condiciones propicias y en cantidades perfectamente dosificadas. De todo ello se encarga el sistema de alimentación . Para garantizar un óptimo rendimiento en el motor Diesel, ha de cumplirse que: Cada cilindro reciba en su momento del ciclo y atendiendo a las condiciones de régimen y carga del motor, la cantidad precisa de combustible. Que la pulverización, la presión y la penetración del combustible con la uniformidad de éste en el interior de la cámara sea tal que halle el aire necesario para su perfecta combustión.

2. RESEÑA HISTORICA  El nacimiento de la bomba de inyección está ligado a un gran obstáculo que se presento en los inicios del motor Diesel: La alimentación de combustible.  Antes se aplicaba el método de asistencia neumática que consistía en soplar el combustible mediante aire comprimido pero este método tenía como inconveniente que no permitía incrementar adecuadamente el régimen de revoluciones además de exigir una instalación compleja.  A finales de 1922, el técnico alemán Robert Bosch decidió desarrollar su propio sistema de inyección para motores Diesel. Las condiciones técnicas eran favorables: se disponía ya de experiencia en motores de combustión, las tecnologías de producción habían alcanzado un alto nivel de desarrollo y ante todo podían aplicarse conocimientos adquiridos en la fabricación de bombas de aceite. Robert Bosch y su equipo se dedicaron infatigablemente al diseño y  fabricación de un nuevo sistema de inyección. A comienzos de 1923 se habían proyectado una docena de bombas de inyección distintas y a mediados de año se realizaron los primeros ensayos en el motor El sector técnico empezó a depositar cada vez más confianza a la aparición de la bomba de inyección mecánica, de la que se esperaba un nuevo impulso para la construcción de motores diesel.  A mediados de 1925 se dieron los últimos retoques al proyecto definitivo de la bomba de inyección y en 1927 se empezaron a comercializar las primeras bombas producidas en serie. La bomba de inyección desarrollada por Robert Bosch proporciono la velocidad deseada a los motores Diesel, cosa que propulso el uso del motor Diesel en varios campos de aplicaciones, especialmente en el sector del automóvil. La bomba de inyección Bosh o en línea como se conoce también, es un aparato mecánico de elevada precisión que tiene la función principal en el sistema de inyección Diesel.

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 3. SITEMA DE INYECCION  3.1 ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA DE INYECCION Para llegar a contar con un buen sistema combustible y tener un buen desempeño hasta el momento de la pulverización aquí tener uno de los principales elementos de un sistema inyección.

 3.1.1 COMBUSTIBLE DIESEL El diesel es un derivado del petróleo: La palabra "diesel" se deriva del nombre del inventor alemán Rudolf Christian Karl Diesel que en 1892 inventó el motor diesel. Al principio consideró que el combustible idóneo para su motor era carbón en polvo. Diesel, es un líquido de color blanco o verdoso y de densidad sobre 832 kg/m³ (0,832 g/cm³), compuesto fundamentalmente por parafinas y  utilizado principalmente como combustible en calefacción y en motores diesel. Su poder calorífico inferior es de 35,86 MJ/l (43,1 MJ/kg) que depende de su composición comercial.

 3.1.2 DEPOSITO DE COMBUSTIBLE El depósito de combustible o tanque de combustible es un contenedor seguro para líquidos inflamables, que suele formar parte del sistema del motor, y en el cual se almacena el combustible, que es propulsado (mediante la bomba de combustible) o liberado (como gas a presión) en un motor. En aplicaciones automotrices un emplazamiento inadecuado ha contribuido la probabilidad de incendio en caso de colisión. Los tanques deben contar con un respiradero para no producir cavitación y un reloj para medir el nivel de combustible así como tapas de registros. Hay dos tecnologías para los depósitos de combustible: Depósitos de plástico, concretamente polietileno de alta densidad (HDPE) producidos por medio de moldeo por soplado. Depósitos de metal (acero o aluminio) a partir de la soldadura de láminas estampadas.

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 3.1.3 FILTRO DE COMBUSTIBLE La filtración es un punto importante en un sistema de inyección por este motivo los filtros de combustible son de suma importancia. Los enemigos principales del DIESEL son la suciedad y sedimentos que se encuentran presente en el sistema de combustible ocasionan el bloqueo del filtro y aumentan el desgaste del sistema de inyección el agua mayormente por la condensación presentes en el interior de los depósitos de almacenamiento de combustible o debido a las prácticas de mantenimiento deficiente los efectos del agua pueden ocasionar purga en los inyectores además corrosión y educción de lubricación de combustible lo cual tendrá desgaste prematuro en las bombas y en los inyectores.  A mayor que avanza la tecnología en el sistema de inyección son menores las tolerancias de las piezas en movimiento y por lo consiguiente se requiere mayor protección frente a la erosión. El 50% de suministro mundial de combustible no cumple con las especificaciones de fabricantes de piezas originales en términos de limpieza. Las partículas mayores a 4 micrones son las responsables de causar daños  y desgasten en estos sensibles sistemas. Existen 02 tipos de filtros de combustible

Filtros separadores de agua separan el agua del combustible y eliminan los contaminantes de mayor tamaño. Filtros de combustible eliminan del combustible las partículas contaminantes de dimensiones reducidas.

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 3.1.4 BOMBA DE ALIMETACION Las bombas de alimentación empleadas en los motores diesel son de accionamiento mecánico o eléctrico. Su única misión es la de mantener el combustible a la presión establecida sobre la bomba inyectora. También contamos con bombas de carga de combustible encargadas de cargar el sistema y bombas independientes y/o unitarias encargadas de abastecer combustible a inyectores unitarios según lo requiera el inyector, o el fabricante. Importante en su mayoría cuentan con válvula de retención.

 3.1.5 BOMBA DE INYECCION INGENIERIA MECANICA Página 6

El elemento más importante de la línea de alimentación de un motor diesel es la bomba de inyección, dispositivo que se encarga de bombear a presión y repartir la cantidad necesaria de combustible a cada cilindro. Desde la bomba misma hasta los extremos de los inyectores, la línea de admisión se convierte en un sistema de alta presión que según el tipo de inyección varía entre 350 y 2.000 bar (4.000 y 29.000 psi). No obstante, la bomba misma tiene una parte de baja presión y una válvula de rebose para el retorno al tanque del diesel excedente.

 3.1.5.1 Tipos de bomba Existen diferentes tipos de bomba de inyección que dependen del tipo de motor y más específicamente, de la manera en que se inyecta el diesel a la cámara de combustión. La bomba recibe energía del cigüeñal del motor, que la hace girar a través de engranajes o últimamente por medio de una faja y es desde ella que sale el diesel a la presión para ser pulverizado por el inyector directamente en el cilindro o en la pre cámara. En la actualidad, la eficiencia de los motores diesel ha dado un gran salto con el control electrónico de la bomba. Una computadora dirige la electroválvula de avance, que varía la alimentación del diesel al motor, la electroválvula que detiene la alimentación, la electroválvula anti arranque, etc. Revisemos los tipos de bomba de inyección:

 3.1.5.1.1 Bomba en línea: tiene una línea por cada cilindro que bombea a presión el diesel, a través de un pistón que se mueve por el impulso de una leva y retorna por la fuerza de un resorte. La carrera de este pistón es fija y la cantidad de combustible inyectado a presión varía por el giro de este pistón, que tiene unas ranuras que permiten varias la cantidad de diesel enviado hacia el cilindro. El giro de los pintones varía por medio de una varilla mecánica de regulación, controlada antes por un regulador centrífugo, ahora por un actuador eléctrico. Estas bombas envían el diesel a los inyectores a una presión de 600 bar (8.500 psi) En promedio, usualmente para una inyección indirecta en pre cámara.

 3.1.5.1.2 Bomba rotativa: a diferencia de la bomba en línea, trabaja con un solo pistón de bombeo para todos los cilindros. Una bomba de paletas suministra diesel a una cámara de la bomba y el pistón, que gira mediante una leva en cada una de sus carreras, envía diesel a presión hacia los inyectores. En cada vuelta del eje de accionamiento, el pistón realiza tantas carreras como cilindros tiene el motos. La carrera del pistón puede ser variable y su regulación depende de un regulador centrífugo en motores antiguos. En motores más modernos, el caudal depende de una INGENIERIA MECANICA Página 7

 válvula electromagnética. La presión de trabajo de una bomba rotativa a un régimen intermedio del motor de 2.500 rpm es de 700 bar (10.000 psi) para una inyección que bien puede ser directa al cilindro.

Figura 4, Bomba de Inyección Rotativa Diesel 1- Válvula reductora de presión 2- Bomba de alimentación 3- Plato porta-rodillos 4- Plato de levas 5- Muelle de retroceso 6- Pistón distribuidor 7- Corredera de regulación 8- Cabeza hidráulica 9- Rodillo 10- Eje de arrastre de la bomba 11- Variador de avance de inyección 12- Válvula de respiración

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13- Cámara de combustible a presión 14- Electroválvula de STOP

 3.1.5.1.3 Common Raíl: en los últimos años, la tecnología diesel dio un gran salto con el sistema Commonraíl de riel común de inyección directa a alta presión. En este caso la bomba no inyecta el diesel al cilindro, sino alimenta a muy alta presión (1.350 bar, 20.000 psi) una rampa de inyección en donde están alojados los inyectores. El control de la cantidad de diesel a inyectar depende de una computadora que comanda unas electroválvulas. Los motores turbodiésel de rampa de inyección común representan el futuro de los motores diesel y ya varios circulan en el Perú. Su diferencia con la inyección convencional está en que la presión de inyección es independiente de la velocidad del motor.  Además, funciona con una inyección previa, luego con una inyección principal y, en algunos casos, con una inyección posterior, todas ellas dirigidas por una computadora que regula – según el tiempo de inyección la cantidad de diesel inyectado directamente al cilindro. La inyección previa sirve para preparar una mejor combustión, menos retardada y, por lo tanto, menos bulliciosa. La inyección posterior sirve para reducir los contaminantes óxidos nitrosos.

Figura 5,Common Raíl

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 3.1.5.1.4 Inyector-bomba: otra forma de inyección directa a alta presión del diesel es a través del sistema inyector bomba, en donde el inyector y la bomba representan una unidad. Sin líneas de trasporte de diesel a alta presión, la inyección del diesel alcanza 2.000 bar (30.000 psi). La inyección es dirigida por una computadora y con este sistema se consiguen reducir más el consumo y las emisiones.

 3.1.5.1.5 Bomba mecánica: Bomba de inyección rotativa con corrector de sobrealimentación para motores turboalimentados sin gestión electrónica. En la parte alta de la bomba se ve el corrector de sobrealimentación para turbo nº 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Los nº 8, 9, 10 forman parte del regulador mecánico de velocidad que actúa por la acción de la fuerza centrifuga en combinación con las palancas de mando (11 y 12) de la bomba, sobre la corredera de regulación (18) para controlar el caudal a inyectar en los cilindros, a cualquier régimen de carga del motor y en función de la  velocidad de giro. El resto de los componentes son los comunes a este tipo de bombas.

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Figura 6,Bomba Mecánica 1- Presión turbo 2- Muelle de compresión 3. Eje de reglaje 4- Membrana 5- Tuerca de reglaje 6- Dedo palpador 7- Palanca de tope móvil 8- Contrapesos conjunto regulador 9- Rueda dentada 10- Rueda dentada 11- Palanca de arranque 12- Palanca de tensión 13- Eje de arrastre 14- Bomba de alimentación 15- Plato porta-rodillos 16- Regulador de avance a la inyección 17- Plato de levas INGENIERIA MECANICA Página 11

18- Corredera de regulación 19- Pistón distribuidor 20- Válvula de respiración 21- Salida hacia los inyectores

 3.1.5.1.6 Bomba electrónica: Bomba de inyección rotativa para motores diesel con gestión electrónica.

Figura 7,Bomba Electrónica 1- Eje de arrastre 2- Bomba de alimentación 3- Regulador de avance a la inyección 4- Plato de levas 5- Válvula magnética 6- Corredera de regulación 7- Válvula de respiración 8 y 10- Salida hacia los inyectores 9- Pistón distribuidor 11- Entrada de combustible al pistón 12- Electroválvula de STOP 13- Servomotor 14- Retorno de gas-oil al depósito de combustible. INGENIERIA MECANICA Página 12

15- Sensor de posición 16- Perno de excéntrica 17- Entrada de combustible 18- Plato porta-rodillos 19- Sensor de temperatura de combustible

 3.1.5.1.7 Despiece de una bomba electrónica

Figura 8,Despiece de una Bomba Electrónica 1.- Rueda dentada de arrastre. 2.- Chaveta. 3.- Bomba de inyección. 4.- Dispositivo de avance de la inyección. 5.- Electroválvula de paro. 6.- Soporte de bomba. 7.- Tapa. 8.- Válvula de caudal. INGENIERIA MECANICA Página 13

9.- Válvula de principio de inyección. 10.- Regulador de caudal. 11.- Tubo de inyector. 12.- Inyector del cilindro nº 3 con transmisor de alzada de aguja. 13.- Brida de fijación

 3.1.6 INYECTORES La misión de los inyectores es la de realizar la pulverización de la pequeña cantidad de combustible y de dirigir el chorro de tal modo que el combustible sea esparcido homogéneamente por toda la cámara de combustión. Destaquemos que los inyectores son unos elementos muy solicitados, lapeados conjuntamente cuerpo y aguja (fabricados con ajustes muy precisos y hechos expresamente el uno para el otro), que trabajan a presiones muy elevadas de hasta 2000 aperturas por minuto y a unas temperaturas de entre 500 y 600 °C.

 A continuación los tipos de inyectores: Inyectores de orificios para motores de inyección directa. Sus tolerancias son más reducidas por lo mismo que trabaja mayor presión. Tienen un cono de estanqueidad, un asiento de inyector de forma muyparticular en elcuerpo del inyector y un taladro ciego. Los inyectores deorificios se realizanpredominantemente con perforaciones múltiples. Sinembargo, también los hay de un soloorificio. En función de las condiciones dela cámara de combustión, el orificio de inyeccióndel inyector de orificio únicopuede estar dispuesto central o lateralmente. En el caso deinyectores devarios orificios de inyección, estos pueden estar dispuestos simétricaoasimétricamente. La presión de apertura del inyector se encuentra por logeneral entre150 y 250 bar.

Inyectores de tetón para motores con pre cámara de combustión camarada turbulencia:En el caso de motores con precámara o cámara de turbulencia, la preparaciónde la mezclade combustible se efectúa principalmente mediante turbulencia deaire asistida por unchorro de inyección con la forma apropiada. En el caso deinyectores de tetón, la presiónde apertura del inyector se encuentrageneralmente entre 110 y 135 bar. La aguja delinyector de tetón tiene en INGENIERIA MECANICA Página 14

suextremo un tetón de inyección con una forma perfectamenteestudiada, queposibilita la formación de una preinyección. Al abrir el inyector, la agujadelinyector se levanta, se inyecta una cantidad muy pequeña de combustible que irá aumentando a medida que se levanta mas la aguja del inyector (efectoestrangulador),llegando a la máxima inyección de combustible cuando la agujase levanta a su máximaapertura. El inyector de tetón y el estranguladorasegura una combustión más suave y porconsiguiente, un funcionamiento más uniforme del motor, ya que el aumento de la presiónde combustión es masprogresivo.

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 3.1.7 CONDUCTOS DE COMBUSTIBLE Las líneas de inyección de combustiblediesel transportan el combustible de la bomba de elevación y lo entregan a las líneas inyectoras de alimentación o a la galería de combustible. A medida que el combustible  viaja a través de los inyectores, pequeñas cantidades de éste se inyectan en la cámara de combustión. El exceso de combustible, llamado derrame de combustible o retorno de combustible, enfría los inyectores y se devuelve al depósito de combustible para difundir el calor. Las burbujas de aire introducidas en las líneas de suministro por un cambio de filtro de combustible o por quedarse sin combustible evitarán que el motor arranque y funcione normalmente. El aire debe ser eliminado hasta que el sistema se purgue. También se debe tomar en cuenta al momento de elegir cañerías y  mangueras de combustible deben sean las correctas y adecuadas Material adecuado, longitudes adecuadas, material especial para diesel, abrazaderas y ajustes correcto para la conservación de estanqueidad.

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4. TIPOS DE SISTEMA DE INYECCION 4.1 INYECCION INDIRECTA  El combustible se introduce fuera de la cámara de combustión. En los motores, el carburante es inyectado en el colector de admisión, donde se inicia la mezcla aire combustible antes de entrar en el cilindro. En los diesel de inyección indirecta, el diesel se inyecta en un pre cámara, ubicada en la culata y conectada con la cámara principal de combustión dentro del cilindro mediante un orificio de pequeña sección. Parte del combustible se quema en elpre cámara, aumentando la presión y enviando el resto del combustible no quemado a la cámara principal, donde se encuentra con el aire necesario para completar la combustión.

4.1.1

TIPOS DE INYECCION INDIRECTA  4.1.1.1 CAMARA DE TURBULENCIA  Esta es una cámara generalmente de forma esférica, construida dentro del cabezote del cilindro, unida a la

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cámara principal de combustión por un pasaje estrecho que desemboca tangencialmente en la cámara de turbulencia, lo que induce una gran turbulencia en el aire que ingresa al volumen esférico durante la carrera de compresión. La cámara de turbulencia esta dimensionada para contener aproximadamente un 80% del aire comprimido en la cámara de combustión, y las paredes de la misma están diseñadas para retener el calor y mantener alta su temperatura con el fin de asegurar una rápida combustión. El combustible es inyectado directamente dentro de la cámara de turbulencia, por inyectores generalmente de aguja (pintle), a presiones de entre 120 a 130 bares (17401885 psi). Se utiliza comúnmente una bujía de encendido para el precalentamiento del aire. Gracias a que la turbulencia del aire en la cámara ayuda a la formación de la mezcla. Los motores que usan cámara de turbulencia usualmente emplean relaciones de compresión ligeramente más bajas.

4.1.1.2 CAMARADECOMBUSTION El diseño de cámara de pre combustión ha sido usado exitosamente por muchos años en Norteamérica en tractores, motores industriales, y de transporte pesado.  Aunque la cámara de pre combustión se asemeja a la cámara de turbulencia, la diferencia principal radica en que mientras la cámara de turbulencia contiene alrededor INGENIERIA MECANICA Página 18

del 80% del aire comprimido en la cámara de combustión, la cámara de pre combustión contiene solamente un pequeño porcentaje del total del aire comprimido.  Y, aunque el combustible es inyectado directamente dentro de la cámara de pre combustión a presiones de entre 120 a 130 bares, solamente una pequeña porción arde debido a la limitada cantidad de oxigeno presente. Mientras la inyección continúa, el combustible adicional inyectado en la cámara de pre combustión es envuelto por las llamas, gasificándose y expandiéndose a la cámara principal donde se completa la combustión. Los motores con cámara de pre combustión son capaces de operar con una amplia variedad de combustibles, pero tienen dificultad de arranque en frío, por lo que se disponen de bujías de encendido que tienen que ponerse en servicio antes del arranque.

4.2 INYECCION DIRECTA  Se dice que el sistema es de inyección directa cuando el combustible se introduce directamente en la cámara de combustión.

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4.2.1

TIPOS DE INYECCION DIRECTA  4.2.1.1 MEDIANE BOMBA DE INYECCION ROTATIVA  Sobre 1960, apareció un elemento para equipar motores de pequeña cilindrada y altos regímenes de giro: la bomba de inyección de distribuidor rotativo, en la que se presuriza el combustible en un solo elemento, posteriormente enviado a los cilindros. Las bombas de inyección rotativas son empleada principalmente en motores diesel de aplicación vehicular y  agrícola por: Por su rápida entrega de combustible. Ser más compacta. Posee un solo elemento de bombeo para todos los cilindros del motor. Entrega el combustible en orden correlativo, por esta razón el orden de inyección lo determina la posición de sus cañerías de alta presión. Todos sus componentes se alojan en una sola carcasa. Se lubrica con el mismo combustible que inyecta, por lo tanto puede trabajar en cualquier posición. Es compacta y menos ruidosa. Unas de las más conocidas y comerciales son las BOSCH, CAV, ROSAMASTER (JOHN DEERE).

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4.2.1.2 MEDIANTE BOMBA DE INYECCION LINEAL Esta bomba está formada por tantos elementos de bombas como cilindros tiene el motor.El combustible pasa aun colector al que asoman las lumbreras de cada uno de loselementos de la bomba. Cada elemento está constituido por un cuerpo de bomba y sucorrespondiente émbolo, movido por una leva (tantas como cilindros), montada sobre unárbol de levas que recibe el movimiento del cigüeñal mediante engranajes de ladistribución o correas dentadas. Una de las principales ventajas de la bomba es la de su mayor potencia ye q se utiliza en motores de gran tamaño o de uso rudo como lo son los tracto camiones. En comparación con la bomba rotativa se cree que es mucho más eficiente esta puesto que la rotativa tiene un dispositivoúnico de inyección y esta que es la lineal tiene uno individual por cada inyector así que en el caso de la rotativa si falla ese solo dispositivofallaría toda la bomba en cambio en la lineal si llegara a fallar uno tendríamos mas indicios y menos gastos en su reparación. Todos los inyectores pueden desarmarse ya que el porta inyector y el cuerpo del inyector van unidos a rosca. Con este fin el inyector está provisto, en los lugares adecuados, de caras planas o hexágonos para las correspondientes llaves. La mayoría de los inyectores tienen componentes INGENIERIA MECANICA Página 21

parecidos, siendo los más importantes el cuerpo del inyector, el porta inyector, la tobera, la válvula de aguja y el muelle de presión.

4.2.1.3 MEDIANTE INYECCION UNITARIA  Las exigencias impuestas a los motores diesel respecto a factores como la manejabilidad, economía, torque, potencia, y sobre todo límites cada vez más estrictos para las emisiones nocivas, han conducido al desarrollo de conceptos nuevos que satisfagan estos requerimientos. Los sistemas UIS/UPS representan el tope actual de estos esfuerzos, gracia a que su especial concepto de diseño permite el control preciso e instantáneo tanto del comienzo de la inyección como de la cantidad de combustible inyectado, así como la posibilidad de inyección piloto, son además las que alcanzan las presiones más altas de inyección de entre todos los sistemas (2050 bares).

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4.2.1.3.1.1

inyector unitario UIS (unit injector system)

El sistema de inyector unitario se caracteriza porque la bomba de alta presión  y el inyector forman una sola unidad ver Figura, y se instalada una de estas unidades en la cabeza de cada cilindro, son accionadas directa o indirectamente por levas montada en el árbol de levas del motor. Comparado con las bombas de inyección en línea y distribuidoras el sistema UIS trabaja con presiones de inyección considerablemente más elevadas (hasta 2050 bar), debido a la eliminación de las cañerías de alta presión. Presiones de infección Los parámetros de la inyección del combustible son calculados por la ECU, y la inyección es controlada por la apertura y  cierre de la válvula solenoide de alta presión.

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4.2.1.3.1.2

bomba unitaria (UPS) UPS: Unit Pump System.El sistema de bomba unitaria usa el mismo concepto de operación del UIS pero, en contraste con este, el inyector (2) y la bomba están separados y unidos por un tramo corto de cañería de alta presión (3) acoplada con precisión a los respectivos componentes. La separación entre la etapa de generación de alta presión y el inyector, simplifica la instalación en el motor. El sistema UPS consta de una unidad de inyección por cada cilindro la misma que consta de una bomba de alta presión, línea de descarga, e inyector. Las bombas unitarias son accionadas por las jorobas montadas en el árbol de levas del motor. También en el UPS, Los parámetros de la inyección del combustible, esto es la duración y comienzo de la inyección, son calculados por la ECU, y  controlados por la apertura y cierre de la válvula solenoide de alta presión.

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4.2.1.4 SISTEMA COMMONRAIL El sistema de inyección diesel de conducto común (Commonraíl) proporciona una cantidad de atomización de combustible más controlada, lo que conlleva un mayor ahorro de combustible, una reducción de las emisiones de escape, y una disminución significativa del ruido del motor en funcionamiento. En el sistema de conducto común se utiliza un acumulador o rampa de inyección, separado de los puntos de inyección de combustible, para crear un depósito común de combustible con una presión constante controlada. Una bomba de alta presión aumenta la presión del combustible en el acumulador hasta 1600 bares. La unidad de control del motor determina la presión, que es independiente de la velocidad del motor y de la cantidad de combustible que se está inyectando en cualquiera de los cilindros. El combustible es entonces transferido a través de conductos rígidos a los inyectores de combustible, que inyectan la cantidad correcta de combustible en las cámaras de combustión. La unidad de regulación electrónica diesel mide, precisamente, la cantidad del combustible inyectado y  mejora el aerosol de combustible al controlar las pulsaciones del inyector. El resultado es un motor más silencioso y eficiente, un funcionamiento más limpio y  mayor potencia. INGENIERIA MECANICA Página 25

Estos sistemas tienen cierto parecido con un sistema de inyección de gasolina, se hace llegar el combustible a alta presión a una rampa de inyección (de ahí el nombre de Commonraíl) de esta salen los conductos hacia los inyectores mandados electrónicamente y que se encuentran justo encima de cada cilindro. Las preinyección y la alta presión mejoran el proceso de quemado y la reducción de la superficie de la cámara (al prescindir de la pre cámara) y mejora el rendimiento térmico. “CommonRaíl”, significa “Tubo Común”, cuyo concepto es un tubo acumulador de combustible a alta presión, común para todos losinyectores.El sistema COMMON RAIL o riel común suministra el combustible a altapresión en inyección directa en la cámara de combustión de la siguienteforma:La presión reinante proviene de la bomba de suministro previo, ubicadaen el tanque de combustible, la cual envía dicha presión ala bomba dealta presión situada en el mismo lugar donde antes se incorporaba labomba de inyección convencional. Esta bomba de alta presión genera unpromedio de hasta 1400bar. De presión en el sistema de alimentación decombustible. Esta presión es acumulada en el raíl de un tubo forjado parasu distribución a cada uno de los cilindros del motor a través de los electros inyectores. El sistema de inyección Diesel CommonRaíl se compone de los elementos siguientes: • Una Bomba de Transferencia integrada en el cuerpo de la bomba de Alta Presión. • Una bomba Alta Presión alimentada por carburante desde la presión de transferencia. Suministrada a muy alta presión en el raíl. • Un actuador de Baja Presión llamado IMV, del inglés Inlet MeteringValve. Permite controlar la cantidad de carburante enviado hacia la bomba de alta presión en función de las necesidades del motor. • Un Raíl que constituye una reserva de carburante a presión. • Unos Inyectores que pulverizan la cantidad deseada de carburante en la cámara de combustión en el instante deseado. • Un Calculador llamado también ECU (Electronic Control Unit): que controla la inyección (caudal, avance, inyección múltiple...) y la presión del raíl en función de las condiciones de funcionamiento del motor. El calculador asegura también el control de las funciones anexas tales como la EGR (Recirculación gas de salida), el precalentamiento, el aire acondicionado. Además, la DCU puede comunicarse con los otros calculadores del vehículo INGENIERIA MECANICA Página 26

para controlar por ejemplo, la tracción. •Opcional: - Un Actuador Alta Presión llamado HPV, del inglés High Pressure Valve. Está colocado en el raíl y permite controlar la presión existente en el raíl. - Una Bomba de cebado en caso de que la bomba de alta presión no disponga de bomba de transferencia. • Unos Sensores permiten conocer en cada instante las informaciones necesarias para asegurar el control de la inyección: - Circuito del sensor de presión del raíl. - Un sensor de temperatura de combustible. - Un sensor de temperatura del aire de admisión. - Un sensor de temperatura del aire de admisión. - Un sensor pedal. - Un sensor acelerómetro. (Ver 2 en algunas aplicaciones) - Un sensor de posición angular en el volante motor. - Un sensor de fase posicionado o bien en el eje de levas o bien en el piñón de la bomba (caso de Renault). Otros sensores de equipamiento general del motor como el caudalímetro, el sensor de sobrealimentación, el sensor de temperatura después del intercambiador. Sin embargo, no son necesarios para el funcionamiento del sistema CommonRaíl.

1. IMV 2. Sensor de temperatura de gasóleo 3. Bomba de alta presión 4. Sensor de presión del Raíl 5. Inyector

6. Venturi 7. HPV  8. Raíl 9. Filtro de combustible

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4.2.1.5 SISTEMA DE INYECTOR BOMBA  Mecanismo principal de los sistemas de inyección, encargado de suministrar el combustible a la presión necesaria para que entre en los cilindros a través de los inyectores. Pueden ser: Lineales: las clásicas, cuentan con un cilindro de impulsión por cada inyector. Inyecta el combustible de forma independiente a cada cilindro. Rotativa: tienen un solo cilindro, cuya fuerza de impulsión del combustible se reparte al girar una pieza interna que distribuye la presión a cada inyector. En los Diesel, este sistema está compuesto por unos tubos que se dilatan por la alta presión, unos inyectores y una mini bomba por cada inyector. No cuenta con la bomba, ni con tuberías, por lo que se pueden trabajar con mayores presiones y se pulveriza de manera más fina el gasóleo. Bomba-inyector. Sistema de inyección Diesel creado por Bosch en el que hay una bomba de gasóleo para cada cilindro, unida a un inyector controlado electrónicamente. Su principal ventaja es que reduce el trayecto que recorre el gasóleo desde la bomba hasta que llega a la salida del inyector. En consecuencia, la cantidad de gasóleo comprimido y las fluctuaciones de presión son menores que en otros tipos de inyección. El sistema de bombainyector es el primero que genera una presión de inyección en turismos superior a 2.000 bar. Convierte cada gota de combustible en pura potencia. La Tecnología de bomba-inyector selectiva viene de serie en los motores diesel del Altea. Una bomba controla electrónicamente el combustible de cada cilindro para equilibrar la inyección, mejorar el par, optimizar su consumo y proporcionar al motor un funcionamiento suave y preciso. Comprueba cómo fluye la potencia...  VENTAJAS  Alta presión de inyección Comienzo de inyección variable La posibilidad de una inyección previa Un rendimiento debido a una mejor combustión Mejor nivel de emisiones contaminantes  Ahorro de combustible Un servicio simplificado Un diagnostico más efectivo de la bomba /motor (puede aislarse cada cilindro) Rigidez de accionamiento al no ser necesarios balancines Manejo sencillo a la hora de hacer reparaciones ya que  ya que las unidades se pueden desmontar fácilmente.        

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4.2.1.6 INYECCION ELECTRONICA-MODERNA  4.2.1.6.1 SISTEMA EUI El sistema EUI está constituido por un inyector bomba accionado por un mecanismo de balancines, con control electrónico de la dosificación y de puesta a punto de la inyección. Existe un inyector para cada cilindro del motor, que es accionados por su eje de levas. El Sistema de Combustible EUI Caterpillar es de control electrónico. La bomba de inyección, las tuberías de combustible y los inyectores usados en los motores mecánicos se reemplazaron por un inyectorunitario electrónico en cada cilindro. Un solenoide en cada inyectorcontrola la cantidad de combustible que suministra el inyector. UnMódulo de Control Electrónico (ECM) envía una señal a cadasolenoide del inyector, que controla la cantidad de combustible inyectado en cada cilindro. El sistema de combustible EUI también incluye un sistema de suministro de combustible de presión baja, controlado mecánicamente, que envía combustible a los inyectores. El sistema de combustible de presión baja consta del tanque de combustible, la bomba de transferencia de combustible, filtros de combustible primario y  secundario y un regulador de presión de combustible. El inyector EUI se controla en forma electrónica y  se acciona en forma mecánica. La señal del ECM INGENIERIA MECANICA Página 29

controla la apertura y el cierre de la válvula del solenoide. La válvula del solenoide controla el flujo de combustible de presión alta al cilindro. Este sistema hace que el ECM controle el volumen y la sincronización de inyección de combustible. Si se reemplaza un inyector, se mueve a otra posición del motor o se intercambian dos inyectores, entonces, los códigos del inyector deben reprogramarse. Los códigos del inyector están programados en el ECM en que se usen el ET Cat y la pantalla del sensor de calibración. El no ingresarlos códigos en un ECM nuevo puede producir sincronización y suministro de combustible desiguales entre los cilindros.

Para controlar la cantidad de inyección de combustible se usan cuatro señales de entrada: -Señal de velocidad/sincronización. -Posición del acelerador. -Reforzador (sensores de salida del turbo y de presión atmosférica) -Temperatura del refrigerante.

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4.2.1.6.2

SISTEMA HEUI Es un sistema para la inyección directa de diesel, el inyector HEUI utiliza la energía hidráulica del mismo combustible a cierta presión para causar la inyección. El sistema HEUI trabaja controlado electrónicamente y actuado hidráulicamente El sistema Heui elimina componentes mecánicos tales como bomba Inyectora, líneas decombustible. Este sistema también aumenta el control del tiempo de inyección y la relaciónaire combustible. El control del tiempo de avance es logrado exactamente por unidad inyectora. "Hydraulically Electronic Controlled Unit Injector". Inyector unitario controlado electrónicamente, es un sistema de inyección que dispone de una bomba y su respectivo actuador montados en la culata para cada cilindro del motor. El accionamiento de la bomba unitaria de inyección es hidráulico, para lo que se dispone de una bomba separada de alta presión para todos los cilindros, esta bomba toma el aceite del motor y eleva su presión hasta las 3500 psi, a esta presión el aceite entra a la cámara hidráulica de cada uno

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de los inyectores. La relación entre la superficie del émbolo accionado de la cámara hidráulica del inyector y la superficie de la tobera del mismo inyector es de 6 a 1 con lo que se consiguen presiones de inyección 6 veces la de la bomba esto es 21000 psi.

4.2.1.6.3

SISTEMA EUP Un sistema de unidad de bomba electrónica (EUP) tiene la esencialmente la misma tecnología que un sistema EUI, estos sistemas específicamente son utilizados en motores que llevan al árbol de levas en el block del motor. De manera esencial como un EUI, cada inyector es alimentado de diesel por una  válvula de retorno controlada por un solenoide situado en el cuerpo del EUP. Este solenoide es controlado por la unidad de control electrónico (UCE) que recibe continuamente señales de sensores situados en el motor, la computadora o (USE) recibe estas señales y las compara permitiendo que el inyector entregue la cantidad exacta de diesel y en el momento preciso.

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4.2.1.6.4

SISTEMA CR  El sistema de inyección diesel electrónica Common Raílprescinde de una bombainyectora como estábamos acostumbrados en los motores diesel en los cuales trabajamos.Este sistema incorpora una bomba generadora de alta presión comandada por lapolea del cigüeñal a través de una correa, que envía el gas oíl a una rampa (RAIL del inglés rampa) donde es distribuido a cada inyector por cañosmetálicos (COMMON del inglés común).Los inyectores son electromagnéticos y  la computadora decide la cantidad ideal decombustible que estos deben inyectar directamente en el cilindro variando el tiempode apertura de los mismos y la presión de inyección, presión esta que oscilara entre 150 y 1350 Bar.

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4.2.1.6.5

SISTEMA BE PLD MEUI (MBB) El funcionamiento empieza cuando el combustible es llevado a los cilindros desde la bomba elevadora de presión por la galería de conductos de combustible de la culata hasta las Unidades Inyectoras Electrónicos (EUI), los cuales son comandos por el eje de levas (mediante un balancín) para proveer un ingreso mecánico de combustible para la posterior presurización de éste.

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4.2.1.6.6

SISTEMA EDC (VOLVO)

La unidad de control evalúa señales de los sensores externos y las limita al nivel de tensión admisible. INGENIERIA MECANICA Página 35

El microprocesador calcula a partir de estos datos de entrada y según y según campos característicos almacenados en memoria, los tiempos (duraciones) de inyección y momentos de inyección, y  transforma estos tiempos en desarrollos temporales de señal que están adaptados al movimiento del motor. Debido a la precisión requerida y alto dinamismo del motor, es necesaria una gran capacidad de cálculo.

4.2.1.6.7

SISTEMA PT (CUMMINS)

El Sistema de combustible PT se ha distinguido por másde 50 años por sus características en los motoresCummins. – Alta presión de inyección –Diseño muy simple –Confiable –Costo Efectivo CumminsPTCumminsPT- STC

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