G0203: Especificaci贸n y funcionamiento del sistema de inyecci贸n di茅sel para maquinaria pesada y agr铆cola.
UNIDAD 1: Sistemas de Inyecci贸n di茅sel. :
Unidad 1, parte 4: Componentes; ventajas y desventajas.
Material introductorio, parte 4.
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UNIDAD 1: Sistemas de Inyección diésel. :
TEMA 4: Componentes; ventajas y desventajas
En cuanto a los componentes del sistema de inyección diésel, se puede observar la figura que representa un sistema convencional. En nuestro estudio nos centraremos en la bomba de inyección y en los inyectores, para especificar los diferentes tipos y sus características y también se hará mención de las bujías de incandescencia que ocupan algunos motores.
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Bombas de inyección De acuerdo a lo estudiado hasta ahora y como forma de retroalimentación, recordemos que la bomba de inyección suministra el combustible necesario a presión a los distintos cilindros, que pasan a través de los inyectores y lo pulverizan. Bajo este aspecto cabe mencionar que los sistemas de inyección diésel se dividen en tres grupos, en cuanto a bombas se refiere: -
Bombas de inyección en línea.
-
Bombas de inyección rotativas.
-
Sistema de inyección de acumulador.
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Bombas de inyección en línea Las bombas de inyección están formadas por un elemento de bombeo con un cilindro y un embolo de bomba por cada cilindro del motor. El émbolo de bomba se mueve en la dirección de suministro por el árbol de levas accionado por el motor y retrocede empujado por el muelle del émbolo. Los elementos que forman la bomba están dispuestos en línea. Para poder variar el caudal de suministro, el émbolo dispone de aristas de mando inclinadas, de manera que al girar el émbolo mediante una varilla de regulación, resulte la carrera útil deseada. Existen válvulas de presión adicionales situadas entre la cámara de alta presión de bomba y la tubería de impulsión, que determinan un final de inyección exacto y procuran un campo uniforme de bomba. Dentro del grupo de bombas de inyección en línea existen dos tipos:
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Tipos de bombas de inyección en línea
Bomba de inyección en línea estándar PE: Un taladro de aspiración determina el comienzo de suministro, este se cierra por la arista superior del émbolo. El caudal de inyección se determina utilizando una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el émbolo, que deja libre la abertura de aspiración.
Bomba de inyección en línea con válvula de corredera: La principal diferencia entre esta y la bomba en línea estándar, es que la bomba con válvula corredera se desliza sobre un émbolo de la bomba mediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa y el comienzo de inyección.
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Se muestra el despiece de una bomba de inyección con el fin de reconocer sus elementos internos, donde se destaca la válvula de presión localizada entre la cámara de alta presión de la bomba y el inicio de la cañería, la válvula tiene la función de evitar el vaciado o baja de presión de la cañería después de la inyección del combustible, manteniéndola siempre llena.
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Bombas de inyección rotativa Su funcionamiento consiste en una bomba de aletas que aspira el combustible del depósito y lo introduce en el interior de la cámara de bomba. El émbolo realiza tantas carreras como cilindros del motor ha de abastecer. La bomba rotativa convencional dispone de una corredera de regulación que determina la carrera útil y dosifica el caudal de inyección. El comienzo de suministro está regulado a través de un anillo de rodillos. El caudal de inyección es dosificado por una electroválvula, las señales que ordenan el control y la regulación son procesadas por ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Dentro del grupo de bombas de inyección rotativas existen tres tipos:
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Tipos de bombas de inyección rotativas
Bomba de inyección individuales PF: Este tipo de bombas no dispone de árbol de levas propio, sin embargo, su funcionamiento es equiparable al de la bomba de inyección lineal PE. Las levas encargadas del accionamiento se encuentran sobre el árbol de levas, correspondiente al control de válvulas del motor, por ese motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas.
Unidad de bomba-inyector UIS: En este tipo de bombas, por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada directamente por un empujador o indirectamente por un balancín. Dispone de una presión de inyección superior a la proporcionada por las bombas de inyección en línea y rotativas, esto debido a que no tiene tuberías de alta presión. A causa de la elevada presión de inyección, se consigue una importante reducción de emisiones contaminantes.
Unidad bomba-tubería-inyector UPS: Este sistema de inyección trabaja según el procedimiento de la unidad bomba-inyector. En este sistema, contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos mediante una tubería corta de inyección. El inyector UPS dispone de una inyección por cada cilindro del motor. La regulación electrónica del comienzo de inyección y duración, proporciona al motor una reducción de las emisiones contaminantes. MATERIAL INTRODUCTORIO UNIDAD 1
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Sistema de inyección de acumulación Common Rail CR: En este sistema de inyección, la generación de presión y la inyección se generan por separado en el sistema de acumulación. El caudal y el momento de inyección se calculan dentro de la ECU y se realiza a través del inyector a cada cilindro del motor. En pocas palabras, esta es el tipo de bomba que utiliza un sistema de inyección electrónica diésel.
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Inyectores de combustible El funcionamiento perfecto del motor, queda garantizado únicamente si los inyectores son los apropiados al proceso de combustión y a las características del motor. Es por esto que existe una gran variedad de inyectores, dependiendo del sistema de inyección y del tipo de cámara de combustión que utilice cada motor, aunque todos tienen similar principio de funcionamiento. Fundamentalmente existen dos tipos:
- Inyectores de orificios, generalmente utilizados en motores de inyección directa.
- Inyectores de espiga o de tetón (que pueden ser cilíndricos o cónicos) para motores de inyección indirecta. Dentro de este tipo existe una variante que se denomina inyectores de estrangulación, con los que se consigue una inyección inicial muy pequeña y pulverizada y que en su apertura total consigue efectos similares a los inyectores de tetón cónico.
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Inyectores de espigas Se utilizan regularmente en motores de inyección indirecta con cámara de turbulencia. Su presión de apertura es entre 110 a 135 bar. La aguja del inyector tiene en uno de sus extremos una espiga de inyección de diseño especial, que penetra con escasa holgura en el orificio de inyección del cuerpo del inyector. Si se le da a las espigas distintas dimensiones y formas, es posible modificar el chorro inyectado según se requiera, además este sistema de inyector mantiene limpio el orificio de inyección de carbonilla y otros residuos.
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Inyectores de orificios Se utilizan regularmente en motores de inyección directa. Su presión de apertura es entre 150 a 250 bar. La aguja del inyector tiene en su extremo un cono que actúa como superficie de asiento de la aguja. A fin de conseguir una distribución óptima del combustible en la cámara de combustión, los orificios de estos inyectores forman entre si un ángulo de salida determinado, el cual puede ser hasta 180°. El diámetro y la longitud de los orificios influyen sobre la forma y profundidad de la penetración del chorro.
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Bujías de incandescencia Es sabido que los motores diésel presentan ciertas dificultades para efectuar el arranque en frío. Las temperaturas bajas, al aumentar la densidad del aire, hacen que disminuya la presión y la temperatura en la cámara de combustión. Es por eso que suele utilizarse como un medio de ayuda para el arranque una bujía de incandescencia, en la zona donde se realiza la inyección del combustible. El combustible no es inyectado directamente en la bujía, excepto una pequeña cantidad que al evaporarse, se incendia y permite que se inicie la combustión. Para que el procedimiento sea eficaz, debe pasar un cierto tiempo entre que se enciende la bujía y el arranque del vehículo. En los motores turbodiésel de inyección directa, se suele montar un dispositivo térmico de arranque, situado en el colector de admisión.
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Bujías de incandescencia Tiene como misión conseguir la temperatura de autoencendido en el arranque en frío. Está constituida básicamente por una resistencia calefactora, la cual, cuando recibe corriente eléctrica, se coloca al rojo vivo. El tiempo de calentamiento depende de su valor resistivo. Con valores bajos de resistencia se calienta mas rápidamente, pero si es muy bajo de resistencia, esta podría calentarse demasiado y llegar a fundirse.
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Ventajas y desventajas
Para establecer las ventajas y desventajas de la inyección diésel frente a otro tipo de inyección (gasolina), lo mejor es realizar un cuadro comparativo, en el cual queda de manifiesto las diferencias entre ambos tipos de combustibles. Luego se indicarán las ventajas y debilidades de los sistemas de inyección diésel.
Variable
Inyección diésel
Inyección gasolina
Consumo
Menor consumo
Mayor consumo
Valor combustible
Más económico
Más caro
Encendido
Por compresión (más fiable)
Por bujía
Relación de compresión
Alta (entre 14:1 a 25:1)
Baja (entre 8:1 a 12:1)
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Ventajas
Algunas de las principales ventajas que podemos encontrar son:
Mecánica más robusta y fiable.
Régimen de giro menor que los motores de gasolina, por lo que son más duraderos.
Menor consumo de combustible, lo que redunda en una mayor autonomía.
Combustible más barato, ya que el gasóleo se refina más fácilmente que la gasolina.
Mayor seguridad en caso de colisión, ya que el gasoil no explota como la gasolina.
Componentes técnicamente más sencillos, excepto el sistema de inyección.
Equipo de arranque eléctrico más simple, lo que disminuye el riesgo de averías.
Los motores turboalimentados aumentan apreciablemente su potencia, mejorando la combustión, por lo que son menos contaminantes.
Las emisiones de un motor diésel son tres veces menos dañinas que las debidas a los motores de gasolina.
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Desventajas
Algunas de sus principales desventajas:
Son mucho más ruidosos.
Emiten una apreciable cantidad de humo.
Al requerir un motor de arranque más potente, la batería debe proporcionar mayor corriente, lo que supone un mayor peso del equipo de arranque.
Los motores diésel son más caros que los de gasolina, al igual que las reparaciones.
Los gastos de mantenimiento y las piezas de repuestos son más caros en general.
El sistema de inyección es de mayor presión, por lo que no permite ningún tipo de fugas.
Mucha variedad en los diferentes tipos de inyección, lo cual hace que existan demasiados componentes en los diferentes tipos de inyección.
Requiere generalmente de un sistema auxiliar de ayuda para el arranque en frío.
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CONCLUSIONES
•
De acuerdo a lo visto en esta unidad, podemos mencionar que los sistemas de inyección diésel son un sistema de encendido por compresión, vale decir, requiere una cierta temperatura de funcionamiento para que el combustible logre la combustión. Para lograr esto, hoy en día existen una serie de sistemas de inyección diésel, donde podemos destacar los sistemas de inyección indirecta frecuentemente usados en vehículos menores y maquinaria ligera y, por otra parte, está el sistema de inyección directa que frecuentemente la podemos encontrar en maquinaria mediana y de alto tonelaje.
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También es importante mencionar los componentes principales de los sistemas de inyección diésel, como las bombas inyectoras y los propios inyectores. Cada uno de estos elementos tiene diferentes características los cuales se usan de acuerdo a las características de los motores y condiciones de uso.
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Teniendo claro todo lo visto en esta unidad, podrá reconocer el tipo de inyección presente en una máquina determinada, como también los diferentes elementos que componen un sistema de inyección.
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BIBLIOGRAFÍA
• De Castro Vicente, M. El motor diésel en el automóvil. Editorial Ceac. • Manuales y catálogos de maquinaria Gildemeister. • Sitios de interés: BorgWarner BERU Systems GmbH www.beru.com Bosch en Chile www.chile.bosch.cl Gildemeister Maquinarias www.mgildemeister.cl
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