El Sistema Inyector/bomba

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TECNO-CENTRO DE FORMACION

El Sistema Inyector/bomba 

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Principio de funcionamiento de un inyector/bomba: 1- Electroimán. 2- Pistón de la bomba. 3- Orificios de ingreso/escape o salida del gasoil.

En sus comienzos, este sistema de inyección de gasoil, fue desarrollado para ser aplicado en los motores de vehículos de transporte, de carga y pasajeros, en propulsores de máquinas viales, y en motores marinos. En la actualidad el inyector/bomba, es utilizada también en automóviles. Este dispositivo reagrupa en un mismo cuerpo, una bomba inyectora de alta presión, una electroválvula de comando, y un inyector.

Apartir del depósito de gasoil, una bomba de baja presión genera un caudal de combustible, que es enviado hacia una canalización un limitador asegura cerca del extremo de cada inyector/bomba, le sirve de alimetación. La ausencia de tubos hidráulicos, de alta presión, permite disminuir el retardo mecánico (intertiempo de inyección), y aporta en consecuencia una considerable reacción del sistema. La presión alcanza los 2.000 bares. El principio de funcionamiento Durante la etapa de llenado, la leva no ataca, y el pistón de la bomba (2) se eleva. El electroimán (1) se abre, yel gasoil penetra en el inyector/bomba por los orificios de entrada-salida (3), que están en comunicación con la canalización interior de alimentación de gasoil, en la tapa de cilindro.

El llenado contínua, hasta que el pistón alcanza su punto muerto superior (PMS). En la etapa de descarga, el electroimán no es activado. El pistón baja, y el gasoil es presionado en el sentido inverso al llenado, y vuelve a salir por los orificios de ingresosalida. La etapa de inyección comienza con el activamiento eléctrico del electroimán del inyector. El pistón en su carrera descendente (después del punto muerto superior PMS., toma una posición intermedia), presiona al gasoil que no puede descargarse, el electroimán esta cerrado. La presión aumenta hata los 280 bares y el inyector se abre, el pistón continúa su carrera descendente, y la presión alcanza el valor de 2.000 bares, debido a la fuerte resistencia de descarga del caudal generado. El periódo de inyección de gasoil dura, mientras el electroimán sea alimentado, también es importante el tiempo de reacción del electroimán. La inyección es interrumpida, debido a la apertura del electroimán La caída de presión así generada, asegura el desplazamiento de la aguja sobre su asiento, parando la inyección.

El gasoil sobrante, retorna por los orificios de ingreso-salida. El inyector/ bomba con preinyección Para asegurar una “inyección piloto”, y disminuir el ruido o rumor producto de la combustión, este inyector/bomba dispone de un “pistón de fuga” y de un espacio de amortiguación.

La elevación de la presión, provocada por el cierre de la electroválvula, produce la elevación de la aguja del inyector a partir de los 200 bares, por compresión del resorte interno. Este es el comienzo de la “inyección piloto”. El desplazamiento de la aguja, es amortiguado por la cámara ubicada en la parte superior de la misma.

El desplazamiento del pistón, es seguido por la elevación de la presión, que provoca el desplazamiento del “pistón de fuga”.
Este movimiento genera:

• Una conexión hidráulica entre la presión de la cámara de compresión y la presión de alimentación.
• Una aumento de la tensión del resorte. Estos dos puntos juntos aseguran del cierre del inyector (fin de la preinyección). Tanto la carrera como el diámetro del “pistón de fuga”, determinan los tiempos entre el final de la “inyección piloto” y la inyección principal.

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Sistema de inyección/bomba con preinyección: 1- Leva de inyección. 2- Balancín a rodillo. 3- Bulón con rótula. 4- Pistón de la bomba. 5- Resorte del pistón. 6- Aguja de la electroválvula. 7- Electroválvula del inyector/bomba. 8- Retorno del gasoil. 9- Pistón de fuga. 10- Alimentación de gasoil. 11- Resorte del inyector. 12. Espacio de amortiguación. 13- Amortiguación de la aguja del inyector. 14- Aguja del inyector. 15- Tapa de cilindros. 16- Junta aislante. 17- Juntas tóricas. 18- Cámara de alta presión.

La gestión electrónica

La Unidad de Control Electrónico o computadora, es la que gestiona la apertura y cierre de los inyectores. Para esta función, es necesario conocer una cierta cantidad de parámetros, que son suminstrados por distintos sensores. Los sensores son los siguientes:

• El sensor de régimen y posición de cigueñal.
• El sensor de referencia del cilindro. El primero es un sensor activo de tipo inductivo, o de efecto Hall. El mismo es utilizado para determinar el régimen de velocidad del motor, y detectar la posición de los componentes móviles. Este sensor, permite a la computadora o ECU., determinar el avance de la “inyección. piloto”, y el avance de la inyección principal, de regular la presión existente en los conductos, y de esta manera ajustar el caudal de gasoil a inyectar. Posibilita además el reciclado o recirculación de los gases de escape (EGR).

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Diseñado desde un principio, el inyector/bomba, para ser aplicado en los motores de transporte, viales y comerciales, hoy se utiliza en motores de automóviles.

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El inyector/bomba reagrupa en un solo cuerpo, una bomba de alta presión, una electroválvula de comando, y un inyector.

El sensor inductivo, está posicionado frente a un dispositivo rotativo asimétrico y ferromagnético, que para un motor de 4 cilindros, posee 60 dientes, en donde dos faltan, con el fin de detectar el punto muerto superior PMS. de los cilindros 1 y 4.

El sensor posee un núcleo de hierro dulce, cubierto por un arrollamiento, todo montado sobre un imán permanente. El campo magnético se genera entre el imán permanente y el dispositivo rotativo asimétrico. El campo magnético, es más potente que el núcleo de hierro dulce, frente a los dientes.
Una tensión aparece en los bornes del bobinado del sensor, desde que hay variación de flujo magnético, en el pasaje de la falta de los dientes.

Actualmente los motores son equipados de un sensor de efecto Hall, que asegura la medición del régimen del motor y de la posición del cigueñal. Este sensor presenta la ventaja de emitir una señal que aprovecha la calculadora, sin conversión de tipo analógico-númerico.

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Inyector/bomba montado en modernos motores Diesel de 10 cilindros en V. TDI., con pistón de fuga: 1- Tornillo de regulación. 2- Perno de presión. 3- Electroválvula. 4- Pistón de fuga. 5- Orificio de entrada. 6- Resorte del inyector.

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Sensor de régimen y posición del cigueñal: 1- Esquema del sensor. 2- Arrollamiento. 3- Computadora. 4- Corona 60-2 dientes.

El inyector/bomba en los motores Audi-Volkswagen
Este es un ejemplo de los inyectores/ bomba utilizados en un moderno motor V10 de ciclo Diesel, que tienen los siguientes características;
- Fricción reducida
- Presión de inyección elevada en cargas parciales.
- Electroválvula de diseño compacto.

Para lograr que el accionamiento genere poco fricción, se diseño el tornillo de regulación o ajuste, con una cabeza esférica, y el perno de presión con una concavidad. Debido a los grandes radios, existe poca presión superficial.

Por otra parte, el aceite lubricante del motor se puede acumular en la concavidad del perno de presión, y proporcionar una buena lubricación entre el tornillo de regulación y el perno.
En estado de carga parcial, la presión de inyección se ve incrementada por un pistón de fuga de gran carrera, debido a esta importante carrera, y al efecto de restricción o estrangulación del orificio de entrada, entre la cámara del resorte del inyector, y el conducto de gasoil, aumenta la presión en la cámara del resorte del inyector. Con esto se da el aumento de la presión de inyección.

Se trata de un inyector agrupado en un solo componente, con la bomba inyectora que posee una válvula electromagnética. Cada cilindro del motor, en este caso, está provisto de un inyector-bomba, y debido a que se han eliminado las tuberías o canalizaciones de alta presión, se han podido reducir los volúmenes sujetos a las altas presiones. Esto permite lograr una elevada presión de inyección máxima.

La unidad de control electrónico del motor, controla con precisión; la presurización, el comienzo de la inyección, y la cantidad inyectada, gestionando las funciones por medio de válvulas electromagnéticas. De esta manera, se logra una correcta formación de la mezcla (aire/gasoil), y una buena calidad de la combustión. El resultado es un alto rendimiento energético, con reducido consumo, y emisión de gases contaminantes.


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La geometría de la leva es la siguiente, un flanco ascendente pronunciado y uno descendente lento y achatado – VW Audi. 1- Leva de inyección 2- Balancín de rodillo 3- Pistón de la bomba.

Es importante señalar que el inyector- bomba es montado directamente sobre la tapa de cilindros o culata, y es de importancia tener en cuenta su correcta posición de montaje. Esto significa, que si el mismo no se encuentra en posición perpendicular con la tapa de cilindros, se corre el riesgo que se aflojen los tronillos de fijación, causando daños en el inyector- bomba y en la culata.

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El elemento inyector-bomba es un solo componente; se trata de un inyector con una bomba inyectora, con válvula electromagnética montados en conjunto-Bosch.

Si hablamos de su uso, en un motor de 3 cilindros en línea, debemos considerar que el árbol de levas de ese motor posee 3 levas de inyección, para accionar a los inyectoresbomba, actuando sobre los pistones bomba, de los inyectores-bomba a través de balancines con rodillo.

Respecto al diseño, a la geometría de la leva, la misma posee un flanco ascendente pronunciado, y de esta manera, el pistón de la bomba es comprimido a alta velocidad hacia abajo, generando rápidamente una elevada presión de inyección. El flanco descendente es acatado, y produce un movimiento lento y uniforme del pistón de la bomba hacia arriba, haciendo que el gasoil pueda fluir hacia la cámara de alta presión del inyector-bomba, sin que se formen burbujas.

Los puntos que se desarrollaran a continuación, son los siguientes;
• Llenado de la cámara de alta presión.
• Comienzo de la preinyección.
• Final de la preinyección.
• Comienzo de la inyección principal.
• Final de la inyección principal.

Durante el llenado de la cámara de alta presión, el pistón de la bomba se desplaza hacia arriba, movido por la fuerza de su resorte, y aumenta de ese modo el volumen de la cámara de ata presión. La válvula para el inyector-bomba no está excitada. La aguja de la electroválvula, se encuentra en posición de reposo y mantiene abierto el paso de la alimentación de gasoil, hacia la cámara de alta presión.

La presión del gasoil, en la zona de distribución, hace que el mismo fluya hacia la cámara de alta presión.

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Construcción del inyector – bomba compuesto por lo siguiente 1- Perno de cabeza esférica 2- Resorte del piston 3- Pistón de la bomba 4- Cámara de alta presión 5 – Pistón de descarga 6- Resorte del inyector 7- Amortiguación de la aguja del inyetor 8 – Aguja del inyector 9- Válvula del inyector – bomba 10- Aguja de la electroválvula 11- Anillos tóricos.

En el comienzo de la preinyección, el pistón de la bomba es empujado hacia abajo por la acción combinada de la leva de inyección, y del balancín de rodillo, desplazando el gasoil de la cámara de alta presión hacia la zona de alimentación. La unidad de control electrónico del motor, comienza la inyección, y para ello excita la válvula para el inyector-bomba.

Durante esa operación, la aguja de la electroválvula, es empujada hacia su asiento, y cierra el paso de la cámara de alta presión hacia la zona de alimentación de gasoil.

Es por esto que comienza a presurizarse la cámara de alta presión, y a los 180 bares, la presión es superior a la fuerza que opone el resorte del inyector.

La aguja del inyector se levanta de su asiento y comienza la preinyección. Respecto a la amortiguación de la aguja del inyector, durante la preinyección, en volumen hidráulico amortigua la carrera de la aguja del inyector, y esto permite dosificar con precisión la cantidad inyectada. En la primera parte de la carrera, la aguja del inyector abre sin amortiguación. Durante la operación, se proyecta la cantidad de gasoil de la preinyección, hacia la cámara de combustión.

En el momento que el pistón amortiguador, ingresa en el orificio de la carcasa del inyector, el gasoil solo puede ser desalojado, por encima de la aguja y a través de una ranura de fuga, hacia el compartimiento donde se ubica el resorte del inyector. Debido a esto, se forma un volumen hidráulico, que limita la carrera de la aguja del inyector durante la preinyección.

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Las partes componentes del inyector-bomba son como sigue: 1- Perno de cabeza esférica 2- Balancín con rodillo 3- Resorte del piston 4 – Leva de inyección 5- Cámara de alta presión 6- Pistón de descarga 7- Anillos tóricos 8- Aguja de electroválvula 9- Válvula del inyector-bomba 10- Retorno de gasoil 11- Alimentación de gasoil 12- Junta termoaislante 13- Culata 14- Pistón de la bomba.

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La cámara de alta presión se carga con gasoil, el piston se desplaza hacia arriba, impulsado por el resorte, la válvula del inyector bomba no está activada.

La preinyección termina, inmediatamente después que se abre la aguja del inyector. Debido al aumento de la presión, el pistón de descarga se desplaza hacia abajo, ampliando así el volumen de la cámara de alta presión. La presión desciende entonces durante un momento muy corto, y la guja del inyector se cierra. Finaliza entonces la etapa de preinyección.

El movimiento descendente del pistón de descarga, produce una tensión mayor en el resorte del inyector. Para la apertura de la aguja del inyector, en el caso de la inyección principal, que es la próxima etapa, es necesario contar con una mayor presión de gasoil que para la etapa de preinyección.

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