Documentos del curso: SISTEMAS DE INYECCIN DIESEL Semana 2: Alimentacin y bombas de combustible. CIRCUITO DE COMBUSTIBLE

Desde su creacin en los primeros motores Diesel, el objetivo ha sido el mismo, transportar el combustible desde el depsito hasta los inyectores.

En lo que respecta a sus componentes y colocacin de los mismos, los cambios han sido sustanciales y variables en los diferentes vehculos de acuerdo con el fabricante y la motorizacin utilizada.

Bomba en lnea

1. Filtro de combustible. 2. Bomba de inyeccin. 3. Tanque de

combustible. 4. Bomba de suministro. 5. Inyectores.

Inyector unitario

En este sistema, que se emplea en los motores Detroit Diesel, se combinan las funciones del elemento de la bomba de inyeccin y del inyector (5) dentro de ste. El inyector se acciona desde el rbol de levas por medio de una varilla de empuje (7) y un balancn (6). Con referencia a la figura la bomba elevadora o de transferencia (4) succiona el combustible del tanque (3). Pasa por el filtro (1). En el momento preciso se acciona el inyector desde el rbol de levas para aumentar la presin del combustible y entregarlo en la cantidad correcta a las cmaras de combustin. En ese sistema, el combustible circula en forma continua por los conductos en la culata de cilindros, para llegar a los inyectores y retornar el excedente al tanque. BOMBAS DE COMBUSTIBLE

Bomba de aspas o paletas

Esta bomba es rotatoria y suele ser parte de una bomba de inyeccin tipo distribuidor. El rotor en el cual las aspas estn colocadas en ranuras, est montado descentrado en el cuerpo de la bomba. Cuando gira la bomba, las aspas se mueven hacia dentro y afuera en sus ranuras y pueden seguir la forma del cilindro o lbulo en que giran. Cuando giran las aspas, aumentan el tamao de la cavidad cerca del orificio de entrada, lo cual ocasiona baja presin y succin del combustible a la bomba. La rotacin adicional reduce el tamao de la cavidad cerca del orificio de salida y se expulsa el combustible por ese orificio. De esta forma, las aspas mueven el combustible.

Bomba de diafragma

Consiste en un diafragma flexible, conectado con una varilla de traccin, que a su vez est sujeta a la palanca o balancn. La leva hace girar el balancn en torno a un pasador, el diafragma se flexiona hacia arriba y abajo, con lo cual cambia el volumen de la cmara encima del diafragma. La bomba funciona como sigue; La presin atmosfrica en el tanque acta sobre la superficie del combustible. Cuando el diafragma se mueve hacia abajo por la accin de la leva y el balancn, se produce baja presin encima del diafragma y el combustible circula desde el tanque, por la vlvula de entrada hacia la cmara de la bomba. Cuando el diafragma llega a la parte inferior de su carrera y el balancn se separa de la leva, el diafragma se mueve hacia arriba por la accin del resorte que qued comprimido durante la carrera descendente.

Ahora se expulsa el combustible de la cmara de bombeo por la vlvula de salida y hacia el filtro de combustible. La vlvula de entrada se cerrar por la presin del combustible, lo cual impide el retorno del combustible al tanque. La rotacin de la leva hace entrar y salir el combustible de la bomba. La presin de combustible que puede producir la bomba se determina por la carga del resorte comprimido, que empuja el diafragma hacia arriba para bombear el combustible.

Bomba de mbolo.

En algunos sistemas de combustible se utiliza una bomba de mbolo, que puede ser la bomba elevadora o bomba manual para cebar y purgar el sistema.

En la figura se ilustra una bomba de mbolo que incluye una bomba manual para cebado

Bomba de engranajes.

Una bomba de este tipo consiste de dos engranajes idnticos como se muestra en la figura. El engranaje impulsor genera la rotacin del engranaje impulsado.

Como no existe mucho espacio en el interior del cuerpo, mas que las aberturas de entrada y salida y los pequeos espacios entre los engranajes y el cuerpo, el aceite es empujado hacia afuera del cuerpo conforme los engranajes giren y lleven a cabo la abertura de descarga.

Bomba elctrica.

Partes de la bomba elctrica

1. Vlvula de seguridad.

2. Aspiracin. 3. Elemento de

bombeo. 4. Motor elctrico. 5. Salida.

Consta de un motor elctrico de corriente continua con masas polares permanentes. En el extremo del inducido hay una serie de rodillos que constituyen el elemento de bombeo.

Para los motores Diesel se emplea esta bomba para aspirar el combustible del tanque y mantener cebada la bomba de inyeccin o bomba de alta presin.

FILTRO DE COMBUSTIBLE

Debido a las holguras tan pequeas tanto en la bomba de inyeccin como en los inyectores, se precisa de un combustible muy limpio, sin impureza ni agua. El agua es mortal para las bombas de inyeccin y el combustible Diesel tiene la particularidad de ser muy higroscpico. Por estos motivos es muy importante tomar las debidas precauciones para que el combustible que se pone en el tanque est libre de impurezas inclusive de agua.

El elemento filtrante puede ser:

De papel plegado. Fabricado con papel de tratamiento especial, es muy eficaz y de gran superficie de filtrado. Puede retener partculas de unas 5 micras. Es el ms comnmente utilizado.

De algodn y fieltro. Estos materiales se utilizaban bastante, pero han sido sustituidos casi por completo por elementos de papel que son ms eficientes. Este filtro retiene partculas de unas 25 micras. El de fieltro de unas 17 micras. Por lo general estos elementos se pueden lavar.

Metal sinterizado. Son materiales porosos de aleaciones metlicas, por ejemplo de bronce. Se sinteriza el metal en polvo para formar un material poroso que deja pasar el combustible y retiene partculas de 10 a 20 micras.

Filtros de borde. Estos filtros tienen discos laminados de metal o compuestos. Los bordes de los discos, aunque tienen una ligera separacin entre s para dejar pasar el combustible, estn lo bastante cercanos para actuar como filtros.

Filtro de combustible con sedimentador:

Se utiliza en algunos motores Diesel. Generalmente colocado en lnea de alimentacin del combustible antes de la bomba de transferencia. Es un separador o filtro primario diseado para eliminar el agua y las partculas de slidos del combustible. Su nombre proviene de su accin, que ocasiona que el agua y partculas de slidos, ms pesados que el combustible, caigan en el fondo del vaso o cmara para sedimentos, el sedimento es materia que cae o se asienta en el fondo del lquido.

LAS BOMBAS DE INYECCIN

La bomba de inyeccin es considerada el corazn del sistema Diesel, la cual debe cumplir con algunas condiciones bsicas:

Inyectar el combustible a muy alta presin, en cantidad dbil y muy bien dosificada (Por ejemplo para quemar 1 gramo de combustible son precisos 32 gramos de aire, es decir, 25 litros de aire. O tambin 0.04 gramos de combustible y 1 litro de aire)

El principio de la inyeccin esta basado en el desplazamiento de un pistn en el interior de un cilindro muy preciso, este desplazamiento es provocado por una leva de mando.

La misin esencial del pistn es elevar la presin del combustible de 8 Bares hasta valores comprendidos entre 130 y 200 Bares, en algunos casos hasta 700 Bares.

Existen dos sistemas bsicos de bombas de inyeccin.

Bomba con carrera de pistn constante (sistema ms extendido).

Bomba con carrera de pistn variable.

A continuacin veremos un resumen sobre las diferentes bombas de inyeccin Diesel cuya caracterstica principal es la de carrera de pistn constante. Existen dos familias de bombas de inyeccin que cumplen con esta caracterstica y que se pueden clasificar como:

Bombas en lnea. Bombas rotativas o tipo distribuidor.

Las bombas de inyeccin en lnea

Las bombas de inyeccin en lnea tiene cierto nmero de elementos de bombeo montados en lnea dentro del cuerpo de la bomba. Se utiliza un elemento de bombeo para cada cilindro del motor, o sea que, la bomba de inyeccin tendr tantos elementos de bombeo como cilindros disponga el motor. Tambin se le conoce como bomba de descarga.

Con el motor en marcha, la bomba funciona as:

1. El rbol de levas (4) de la bomba est conectado a un eje que sale de los engranajes de sincronizacin mediante un acoplamiento que permite poner en tiempo (Sincronizar) la bomba con el motor. En un motor de cuatro tiempos, la bomba girar a la mitad de revoluciones que el motor, igual velocidad que el eje de levas del motor.

2. Cuando gira el eje de levas de la bomba, una de las levas (4) eleva el seguidor de leva (3) que, a su vez, eleva el mbolo (2) en el barril (1) de la bomba.

3. El combustible enviado por la bomba elevadora llega a la galera (5). El mbolo est en la parte inferior de su carrera y ha dejado abierto el orificio 7) de entrada y el combustible de la galera entra

a la cmara de bombeo (6) encima del mbolo. La rotacin del rbol de levas hace subir el mbolo en su barril. Durante esta accin inicialmente cierra el orifico de entrada en un lado del barril y luego el combustible es obligado a salir por la vlvula de entrega (8) hacia los conductos que comunican con el inyector el cual lo atomiza en la cmara de combustin.

4. Segn contina la rotacin de rbol de rbol de levas, el mbolo termina su carrera ascendente y luego retorna gracias a un resorte que mantiene el seguidor de leva o levantador contra la leva.

5. Las piezas de la bomba descritas se relacionan con le cilindro nmero 1, los otros elementos funciona de un modo similar y estn dispuestos de manera que un elemento efecte su trabajo cada 90 de giro de l a bomba en un motor de 4 tiempos.

6. La cantidad de combustible que entrega cada elemento puede variar mediante la varilla de control (B), la cual se puede mover hacia fuera o hacia adentro para tal propsito. Con el control de la cantidad de combustible regula la velocidad y potencia del motor. Cuando la varilla se encuentre totalmente adentro, se entrega el mximo de combustible para lograr la mxima potencia, caso contrario cuando la varilla se encuentra afuera el caudal es menor y en algunos casos produce la detencin del motor.

Control de combustible para el motor

La velocidad y la potencia del motor se controlan solo con la cantidad de combustible inyectado en la cmara de combustin. Por lo tanto es necesario disponer de un mecanismo capaz de dosificar la cantidad de combustible a aplicar de acuerdo con la exigencia que se aplique y segn el trabajo requerido para la mquina. El elemento encargado de esta funcin es el mismo mbolo de la bomba, para lo cual se dispone de un mecanismo que esta unido a la aceleracin.

Notbamos anteriormente que en este tipo de bombas la carrera del pistn es constante. El inicio de la carrera y el final de la misma se encuentran siempre en el mismo lugar respectivamente. Entonces un elemento de bombeo sin control entregara siempre la misma cantidad de combustible debido a que el desplazamiento volumtrico tambin es constante.

Control del combustible para el motor

Para solucionar este inconveniente hay que realizar pistones especiales de manera que sea posible controlar la cantidad de combustible a aplicar teniendo en cuenta que la carrera es constante. La idea fundamental es tener una carrera de bombeo efectiva y variable permitiendo que el mbolo en su carrera de ascenso tenga a su vez un movimiento de rotacin que permite modificar la cantidad de combustible a aplicar. En la figura se ilustra la geometra de uno de estos mbolos donde la ranura de retorno presenta la mayor particularidad.

Control de combustible para el motor.

El bombeo empieza siempre en el mismo lugar en la carrera, que es aquel en el cual el mbolo cierra los orificios de entrada y descarga. Estos momentos no se pueden variar para garantizar as de que siempre habr bombeo. Lo que es variable es el instante en el cual se produce la descarga durante el ascenso del mbolo que sucede cuando la hlice se enfrenta al orificio de descarga. Esto permite que el combustible a alta presin que se encuentra encima del mbolo baje por el orificio en forma de ranura o hlice, salga por el orificio de retorno o descarga y vuelva a la galera de la bomba. Esto ocurre porque el combustible en la galera est a una presin ms baja que la que est encima del mbolo.

En la figura se ilustra un mbolo de la bomba en diferentes posiciones para la entrega:

a. El mbolo est en la parte inferior de su carrera y la palanca se encuentra en una posicin para mxima entrega de combustible, el cual penetra por ambos orificios del barril.

b. El mbolo ha subido ligeramente y su parte superior cierra ambos orificios en el barril. La inyeccin est a punto de comenzar. Conforme sigue subiendo el mbolo, aplica presin al combustible que hay encima de l para descargarlo por la vlvula de entrega y el tubo hasta el inyector.

c. El mbolo esta en la parte ms alta de su carrera efectiva donde concluye la inyeccin. El borde superior de la hlice acaba de descubrir el orificio de retorno para que el combustible an existente encima del mbolo retorne a la galera.

En la figura se ilustra un mbolo de la bomba en diferentes posiciones para la entrega:

d. El mbolo ha girado a la derecha con respecto a su posicin en a), b), y c); con ello se ha reducido la longitud de su carrera efectiva. Esto se debe a la forma de la hlice que ha descubierto el orificio de retorno ms pronto que en la posicin anterior, con lo que

se reduce la cantidad de combustible enviada por el mbolo al inyector.

e. Es ms o menos para una carga media. La palanca del mbolo ha girado todava ms a la derecha correspondiente a la marcha mnima o ralent. Ahora el mbolo bombear poco combustible porque la hlice descubrir el orificio de retorno despus de un movimiento muy corto del mbolo.

f. Para efectuar la detencin del motor se corta el suministro de combustible hacia el inyector. Esto se logra al girar la palanca todava ms hacia la derecha, a una posicin en la cual la parte superior del mbolo cierra ambos orificios y la hlice descubre el orificio de retorno. Con esto el combustible retorna a la galera, y al no haber bombeo, no hay inyeccin.

Cremallera de control En algunas bombas de inyeccin, una varilla de control dentada, llamada cremallera, acopla con un sector de engranaje en cada elemento de bombeo. El movimiento de la cremallera hace girar el mbolo en su barril para modificar la carrera efectiva de bombeo como se ilustra en la figura. Se muestra el embol en la posicin de cero entrega (corte de combustible), entrega parcial y mxima entrega.

El sector o segmento de engranaje no esta montado en el mbolo sino sujeto por una abrazadera en un manguito que hace girar el sector cuando se mueve la cremallera. La rotacin del manguito se transfiere al mbolo por medio de ranuras en el manguito que coinciden con las caras planas en el extremo inferior del mbolo. El tornillo de la abrazadera se puede aflojar para cambiar de lugar el mbolo para efectuar los ajustes de la bomba. Los sectores de ajustan de manera que cada uno de los elementos de bombeo suministre la misma cantidad de combustible en cada carrera.

La vlvula de entrega Ubicada en la parte superior del elemento de bombeo donde se acopla el racord del tubo que va hacia el inyector. En la figura se puede observar algunas de sus partes. Tiene una cara cnica que sella contra un asiento en la gua. La vlvula tiene tambin una seccin paralela que acta como un pistn pequeo en la cavidad de la gua. Antes de que el combustible pueda pasar por la vlvula de entrega, hay que levantarla lo suficiente de su asiento para que el pistn salga de la cavidad en la gua. La parte inferior ranurada de la vlvula permanece en la gua para conservar su posicin.

La vlvula de entrega Funciones principales de esta vlvula:

1. Acta como vlvula de retencin (anti-retorno) cuando el mbolo se mueve hacia abajo en carrera de admisin. El combustible que hay en el tubo y en el inyector no puede retornar al espacio para bombeo encima del mbolo. Se creara un ir y venir del combustible donde la presin sera insuficiente para que el inyector funcione.

2. Retiene el combustible en el tubo y en el inyector a baja presin. Esto ayuda al aumento rpido de la presin cuando el mbolo se encuentra en carrera ascendente, con lo que se tiene mejor funcionamiento de la inyeccin.

3. Produce una cada brusca en la presin del combustible del inyector al final del perodo de inyeccin. Esta cada brusca de presin hace que la vlvula de aguja del inyector se cierre con rapidez y corte al instante el paso de combustible a la tobera, de manera que se corta la inyeccin sin que haya escurrimiento o goteo. Efectivamente al retornar el pistn de la vlvula de entrega hay un pequeo aumento de volumen que origina una cada de presin tanto en el tubo como en la tobera de inyeccin.

Sincronizacin (tiempo) de la inyeccin. La mayor parte de las bombas de inyeccin tiene sincronizacin fija; la inyeccin comienza en el mismo momento sin importar la velocidad del motor. Esta una caracterstica de los elementos de las bombas en lnea, en las cuales la carrera del bombeo comienza en un punto constante y termina en otro variable del ciclo.

Cuando aumenta la velocidad del motor hay una demora en el encendido o inflamacin que se vuelve importante en la medida que aumentan las revoluciones. Se requiere mas o menos el mismo tiempo para inyectar la carga y que se inflame en alta o baja velocidad, pero a alta velocidad el cigeal girar a ms revoluciones y la velocidad media del pistn aumentar dentro del cilindro. Por lo tanto, es importante que la inyeccin comience antes de lo establecido (adelanto) a alta velocidad para contrarrestar las demoras fsicas y qumicas que ocurren dentro del proceso de inyeccin e inflamacin del combustible.

En los motores de baja velocidad o velocidad constante, la inyeccin en un punto fijo es satisfactoria. El fabricante especifica una sincronizacin particular para el motor (cierto nmero de grados antes de PMS), adecuada para alta y baja velocidad, pero que quiz no sea ptima para ninguna de ellas. Esta sincronizacin (tiempo) es un trmino medio; si la inyeccin ocurre demasiado pronto (adelanto) ser difcil el arranque del motor y muy ruidoso en baja revoluciones. Si la inyeccin ocurre demasiado tarde (retardo) a alta velocidad, no se logra un buen rendimiento del motor.

Para lograr un buen rendimiento, en los motores Diesel de mediana velocidad se requiere un avance de la sincronizacin (tiempo) de la inyeccin de unos 6, mientras que en los motores pequeos de alta velocidad se puede requerir 12 de avance, lo cual se puede lograr con un mecanismo para avance automtico. El objetivo del sistema es el de optimizar el trabajo del motor para hacerlo ms rendidor, ms potente o aprovecha al mximo la fuerza, aportando un avance a la inyeccin acorde a esa velocidad y aprovechar al mximo la presin producto de la combustin que se origina encima del pistn.

Acoplamiento de avance automtico. En las bombas de inyeccin en lnea se puede instalar un acoplamiento para avance automtico en el extremo delantero del eje de levas de la misma, en lugar del acoplamiento normal para la impulsin. Adems de transmitir la impulsin a la bomba, sirve para avanzar la inyeccin cuando aumentan las revoluciones.

En su forma ms sencilla, el acoplamiento para avance automtico es un acople dividido, con sus partes delantera y trasera conectadas por un mecanismo de avance centrfugo. Este consta de una contrapesas que se mueven por accin de la fuerza centrfuga cuando se hace girar el acoplamiento y, con ello, hace que la parte trasera del acoplamiento gire ligeramente en relacin con la delantera, con lo cual se avanza la sincronizacin de la bomba de inyeccin. Es decir, estamos variando el momento en el cual la leva comienza a mover el elemento de bombeo adelantando o atrasando el inicio de la inyeccin segn las revoluciones del motor.

Acoplamiento de avance automtico. En la figura se ilustran los componentes de un acoplamiento para avance automtico: cubo de impulsin:

Contrapesos de avance centrfugo:

Brida impulsada:

Tapa:

Ranuras en ngulo:

Correderas:

Cuando est armado, las ranuras en ngulo de la cara delantera de los contrapesos se acoplan contra las correderas que estn sujetas al cubo de impulsin. La brida impulsada acopla en rebajos en la cara trasera de los contrapesos. Todos quedan alojados por la tapa que sirve para mantener los componentes en su lugar entre el cubo de impulsin y la brida impulsada. La impulsin el cubo a la brida se transmite con los contrapesos.

Acoplamiento de avance automtico. En la figura se ilustra el funcionamiento del mecanismo de avance centrfugo. En la figura 1 el motor se encuentra detenido o a baja velocidad y con los contrapesos retenidos por los resortes. En la figura 2 el motor trabajara a alta velocidad y la fuerza centrfuga ha separado los contrapesos venciendo la fuerza de los resortes. El movimiento de las correderas en las ranuras en ngulo de los contrapesos ha hecho girar la brida en relacin con el cubo y se obtiene as el avance a la inyeccin. En este ejemplo el cubo es parte de la distribucin mecnica del motor y la brida est unida al eje de levas de la bomba.

En la figura se ilustra una bomba de inyeccin para un motor de seis cilindros muy comn en vehculos de carga por carretera. Se ha cortado una parte de la cubierta para mostrar la construccin interna y se pueden ver detalles del eje de levas, seguidores de levas y elementos de bombeo. La bomba tiene una palanca de control mecnico (acelerador), bomba elevadora o de transferencia (1) y acoplamiento para avance automtico (2). Est atornillada a soportes en el motor que van a los barrenos que hay en la parte inferior de la cubierta.

LAS BOMBAS DE INYECCION ROTATIVAS O TIPO DISTRIBUIDOR

Las bombas de inyeccin rotativas o tipo distribuidor reciben su nombre por su mtodo particular para distribuir el combustible a los inyectores. Mientras que en las bombas en lnea se utiliza cierto nmero de elementos de bombeo, en la de distribuidor slo se emplea un elemento de bombeo para darle alta presin al combustible, dosificarlo y luego distribuirlo a los inyectores.

Bomba rotativa Bosch EDC

En la figura se ilustran una bomba tipo distribuidor y su relacin con los otros Componentes del sistema de combustible. La bomba elevadora succiona el combustible del tanque de combustible, lo enva a travs del filtro y del decantador y lo entrega a la bomba de inyeccin. Una bomba de aspas en la cubierta de la bomba de inyeccin, llamada bomba de transferencia en algunos sistemas y bomba de alimentacin en otros, le da presin al combustible dentro de la bomba de inyeccin; la presin se controla con una vlvula reguladora.

La bomba de inyeccin realiza la funcin de entregar combustible a alta presin a los inyectores en el orden de encendido del motor. En el sistema ilustrado, el sobrante de combustible de la bomba se recibe desde una vlvula de retorno y pasa por el tubo de retorno hasta el tanque. la circulacin del combustible en esta forma sirve para enfriar, lubricar la bomba y purgar (expulsar) el aire en el sistema, asegurando as que no exista la posibilidad de que alguno de los inyectores tenga aire. Un solenoide de corte de combustible instalado en la bomba permite parar el motor desde el interruptor de encendido. Cuando se gira el interruptor a "ON" (conectado), el solenoide se energiza y se abre la vlvula interna permitiendo el paso de combustible hacia el lemento de bombeo interno de la bomba. Al mover el interruptor a "OFF" (apagado) el solenoide se desenergiza y la vlvula se cierra, con lo cual se corta el suministro de combustible y se para el motor.

Bomba de Inyeccin tipo distribuidor Lucas

La bomba de inyeccin tipo distribuidor se monta con brida en el motor y se impulsa mediante un eje estriado desde el sistema de distribucin mecnica. Este tipo de bomba se puede montar horizontal o verticalmente. Las piezas se encuentran dentro de una cubierta y la presin dentro de la cubierta impide la entrada de polvo, agua y otros cuerpos extraos. En la figura se ilustra una bomba Lucas EPIC3.

Bomba Lucas EPIC3

Bomba de Inyeccin tipo distribuidor (DPA) Lucas

Funcionamiento

En la figura aparece el diagrama de una bomba cuyo funcionamiento bsico es como sigue:

1. El combustible que viene de la bomba elevadora entra a la bomba de inyeccin por la entrada (1) y llega a la bomba (2) de transferencia tipo aspas; sta aplica presin al combustible. (Entre 5 y 8 Bares).

2. Una vlvula (3) reguladora de presin controla la presin del combustible que viene de la bomba de transferencia.

3. El combustible que viene de la bomba de transferencia se distribuye por conductos en la cabeza hidrulica (4) hasta la vlvula (5) de dosificacin o medicin; esta vlvula se acciona con la palanca (6) de control para controlar el flujo de combustible por esa vlvula hasta el elemento de bombeo. La vlvula de dosificacin, que controla el paso de combustible al elemento de bombeo, controla tambin la cantidad de combustible entregada a los inyectores y, por tanto, la velocidad y la potencia del motor.

4. El combustible que sale de la vlvula (5) de dosificacin pasa por conducto en la cabeza hidrulica (4) hasta el rotor. La cabeza hidrulica est fija en el cuerpo de la bomba en el cual gira el rotor (8). Los orificios en la cabeza hidrulica se alinean con los del rotor cuando ste gira.

Bomba de Inyeccin tipo distribuidor (DPA) Lucas

Funcionamiento

5.

El rotor es el componente rotatorio central de la bomba de inyeccin, que se impulsa desde el motor mediante un eje estriado (10). El rotor (4) tiene un ajuste muy preciso en la cabeza hidrulica en la cual gira. El combustible de la cabeza hidrulica penetra al rotor durante el tiempo en que los orificios estn alineados y despus pasa por una perforacin central en el rotor hasta el elemento (7) de bombeo, que se encuentra en el extremo del rotor.

6. El elemento nico de bombeo consta de dos mbolos (11) opuestos montados en una cavidad que atraviesa el rotor. Los mbolos giran con el rotor y en la carrera de bombeo se los empuja hacia dentro entre s para bombear una carga de combustible a alta presin a los inyectores. Un anillo de excntrica con lbulos internos acciona los mbolos; el anillo tiene el mismo nmero de lbulos que cilindros del motor; por tanto, en un motor de cuatro cilindros ocurrirn cuatro acciones de bombeo por cada revolucin de la bomba.

7. El rotor enva la carga de combustible a alta presin, producida por el elemento de bombeo a un orificio en la cabeza hidrulica, conectado con el exterior de la bomba a travs de un conducto en la cabeza hidrulica. Por tanto, toda la carga del rotor puede pasar por el conducto hasta el tubo para el inyector que est conectado con un orificio (9) en el exterior de la bomba, y llegar al inyector.

8. En la cabeza hidrulica hay un orificio para cada cilindro del motor, por lo que cuando gira el rotor, un orificio en el mismo enviar una carga de combustible a la cabeza hidrulica, que la distribuir al cilindro correspondiente.

Funcionamiento

En la figura se ilustra el funcionamiento de los mbolos en el elemento de bombeo. Se muestran dos posiciones de los mbolos: (figura a) carga y (figura b) inyeccin. Los mbolos funcionan dentro de un pequeo cilindro en el rotor y ste gira en la cabeza hidrulica. En la figura a se ilustra el espacio entre los mbolos mientras se carga con combustible. El rotor, en este momento, tiene el orificio de entrada alineado con el orificio de dosificacin en la cabeza hidrulica y una cantidad dosificada de combustible que viene desde esa vlvula obliga a los mbolos a separarse. La distancia que se separen los mbolos se determina, en la prctica, por la presin de combustible y por el tiempo en que estn alineados los orificios de entrada y de dosificacin.

Mientras el rotor contina girando, el orificio de entrada permanece cerrado, pero el orificio de salida del rotor alinea con uno de los orificios distribuidores en la cabeza hidrulica, que est conectado con un inyector, como se muestra en la figura b). Los lbulos del anillo de excntrica han empujado a los mbolos uno contra el otro para producir una carga de combustible a alta presin. Con la rotacin continua del rotor, otro orificio de entrada en l alinea con el orificio de dosificacin en la cabeza hidrulica para que llegue a los mbolos ms combustible dosificado. Con ms rotacin, el orificio de salida del rotor alinea con otro orificio distribuidor para enviar una carga de combustible al siguiente inyector en el orden de encendido del motor y as contina el ciclo de carga y de bombeo. La exactitud del espaciamiento entre los lbulos del anillo de excntrica y los orificios para combustible en la cabeza hidrulica y en el rotor permite tener el intervalo correcto de sincronizacin entre las inyecciones; el elemento de bombeo enva exactamente la misma carga dosificada a cada inyector.

Vlvula de dosificacin (medicin)

En la figura se ilustra el principio de funcionamiento de la vlvula de dosificacin. Esta vlvula recibe la presin de transferencia de la bomba de aspas, que acta contra la cara de la vlvula para moverla en un sentido. Tambin acta por la carga del resorte accionado por la palanca de control. La cantidad de combustible que pasa por la vlvula de dosificacin se controla con esos dos factores, que determinan la posicin de la misma con relacin a su orificio. Esto, a su vez, controla la cantidad de combustible inyectado y, por lo tanto la velocidad y la potencia del motor. (Los gobernadores o reguladores se describen ms adelante).

Mecanismo de avance o de adelanto de inyeccin

Este mecanismo consta de un pistn que acta contra un resorte para hacer girar el anillo de excntrica unos cuantos grados dentro de la cubierta de la bomba. Se hace girar al anillo en sentido opuesto a la rotacin del motor para hacer qu los lbulos accionen antes a los mbolos y se avance la sincronizacin (tiempo) de la inyeccin. Se utiliza la presin del combustible desde la bomba de transferencia para accionar el pistn. La presin, que aumenta segn la velocidad del motor, acta contra el pistn que se mueve para hacer girar el anillo de excntrica y avanzar la inyeccin.

En la figura se puede apreciar el instante en que la presin de transferencia es pequea debido al bajo rgimen del motor, apenas para comprimir el rersorte delgado. El anillo de levas recupera la posicin inicial correspondiente a la marcha de ralent.

En la medida que el rgimen del motor aumenta, la presin de transferencia crece desplazando el pistn y comprimiendo el resorte grueso. Todo esto resulta en la rotacin del anillo de excntrica o anillo de levas sobre si mismo aumentando el avance a la inyeccin.

Lucas DPA

Vlvulas de entrega Los lbulos del anillo de excntrica estn configurados para descargar la presin en el inyector al final de la inyeccin. Esto produce un corte rpido de la inyeccin e impide el escurrimiento en la tobera. En la figura se ilustra la forma de un lbulo de la excntrica en donde 1) es el pico de la excntrica y 2) es la curva para retraccin, que hace que el mbolo corte con rapidez la entrega de combustible. Este sistema se utiliza en casi todas las bombas de distribuidor con anillo de excntrica, pero tambin se pueden emplear vlvulas de entrega que se Instalan en la conexin ensanchada. La vlvula de entrega produce una fuerte cada en la presin para evitar el escurrimiento del Inyector y tambin mantiene una presin baja en el tubo para el inyector. El funcionamiento de la vlvula de entrega ya se describi anteriormente en las bombas lineales.

Bomba Bosch VE

La bomba de modelo VE se utiliza en algunos automviles y en vehculos comerciales ligeros y medianos. Su principio de funcionamiento es similar al de la bomba de distribuidor ya descrita, pero la construccin es diferente. La diferencia principal es que en la bomba VE se emplea un solo mbolo accionado por un disco de excntrica o plato de rodillos, en vez de dos mbolos accionados por un anillo de excntrica. .

Figura tomada de http://www.iespana.es/mecanicavirtual/

Bomba Bosch VE

Construccin

En la figura se ilustran las piezas principales de la bomba, excepto el gobernador, y son: el eje de impulsin (1) impulsado desde el motor por la distribucin, el engrane (2) que impulsa el gobernador, las excntricas o levas (3) en la cara del disco de excntrica (8), el manguito de control (4). Adems, el mbolo (5), la vlvula de entrega (6), el resorte (7) del mbolo que mantiene al disco (8) de

excntrica contra los rodillos (9) y el solenoide (11) de corte de combustible o paro del motor.

Movimiento del mbolo Cuando funciona la bomba, el eje (1) de impulsin hace girar el disco de excntricas (8) y el mbolo (5) montado en el mismo. La cara de la excntrica, que tiene el mismo nmero de lbulos que los cilindros del motor, est mantenida contra los rodillos (9) por el resorte (7) del mbolo. El porta rodillos permanece estacionario en la cubierta de la bomba, pero los rodillos giran sobre sus ejes. La accin de las excntricas en el disco de excntrica que est contra los rodillos, hacen que se mueva hacia el frente y atrs. Esto tambin mueve a los mbolos hacia atrs y al frente en su barril para producir la accin de bombeo. Con ello, el mbolo tiene movimiento rotatorio y reciprocante (alternativo) al mismo tiempo. El embolo no esta conectado en forma rgida con el eje de impulsin , Sino por medio de un acoplamiento que le permite movimiento axial en el barril.

Bomba Bosch VE

El mbolo tiene tres funciones:

1. Abre y cierra el orificio de entrada de combustible, que esta en el extremo del mbolo, a la cmara de bombeo.

2. Aplica presin al combustible en la cmara de bombeo. 3. Distribuye el combustible a presin al inyector correspondiente en el

momento preciso.

La primera y tercera funciones las produce el movimiento rotatorio del mbolo; la segunda la realiza la accin reciprocante del mismo. La cuarta funcin, que es dosificar la cantidad de combustible la lleva a cabo el manguito de control en combinacin con el mbolo.

Accin de bombeo

En la figura se ilustra, en seccin, una parte del extremo posterior de la bomba de inyeccin. En esta parte se efectan el bombeo, la dosificacin y la distribucin de combustible a los inyectores. El combustible entra por el conducto en la parte superior izquierda como lo sealan las flechas y se bombea al inyector mediante la vlvula de entrega (parte inferior derecha de la ilustracin) por la accin del

mbolo. Dado que esta bomba es para un motor de cuatro cilindros, tiene cuatro vlvulas de entrega, pero slo se ilustra una (1). El barril tiene un orificio de entrada (2) y cuatro orificios de distribucin (3). El mbolo (4) tiene cuatro hendiduras o ranuras (5) de entrada y una ranura (6) de distribucin. El mbolo tiene tambin un pasaje central (7) con un conducto para conexin con la ranura de distribucin y una perforacin transversal hasta el

manguito de control.

Cuando gira el mbolo, cada ranura de entrada se alinea, por orden, con el orificio de entrada que corresponda y la ranura de distribucin alinea, por orden, con cada orificio de distribucin que corresponda. Las ranuras en el mbolo y los orificios en el barril estn dispuestos de modo que el orificio de entrada y el de distribucin no estn abiertos al mismo tiempo. Cuando se abre el orificio de entrada se cierra el de distribucin, y viceversa.

Como se ilustra, el orificio (1) de entrada est abierto porque el mbolo ha girado

a una posicin en la cual la ranura (2) de salida se ha separado del orificio. La ranura de distribucin ha descubierto el orificio (3) de entrada, y se acumula el combustible en la cmara (4) de bombeo en el extremo del mbolo (5).

Carrera de admisin o entrada El solenoide de corte de combustible est energizado (1) y el conducto de entrada est abierto, con lo cual el combustible que viene de la bomba de alimentacin llega al orificio (2) de entrada en el barril. La ranura (3) de admisin alinea con el orificio de entrada y el combustible llena la cmara (4) de bombeo y los conductos en el mbolo. La ranura (5) de distribucin est desalineada con el orificio de distribucin y con ello el combustible permanece en la cmara de bombeo.

Carrera de Inyeccin

El mbolo ha girado, de modo que el orificio de entrada est cerrado. El mbolo tambin se mueve a lo largo del barril y aumenta la presin del combustible en la cmara de bombeo (3). La ranura (1) de distribucin est ahora alineada con el orificio de distribucin; el combustible a alta presin ha levantado a la vlvula de entrega (2) de su asiento y se entrega combustible al inyector.

Final de la entrega

Conforme el mbolo contina su movimiento a lo largo del barril, el orificio (1) de corte en el mbolo, que est cubierto por el manguito (2) de control durante la carrera de inyeccin, queda fuera del manguito y permite que el combustible a presin retorne a la cubierta de la bomba. Se elimina la presin en la cmara de bombeo, se cierra la vlvula de entrega y cesa la inyeccin.

Carrera efectiva del mbolo

La dosificacin o medicin del combustible se realiza por medio del manguito de control. La accin del gobernador hace que el manguito se deslice a lo largo del mbolo para variar la carrera efectiva de este. Esto se ilustra en a figura, lo mismo que la forma en que se puede variar la longitud efectiva de la carrera con el movimiento del manguito de control. Al mover e manguito a la Izquierda, se permite que el orificio de corte se abra ms pronto y reduzca la longitud efectiva de la carrera. Al mover el manguito a la derecha, se demora la apertura del orificio de corte y se aumenta la carrera efectiva. El manguito se mueve por la accin del gobernador.

Mecanismo de avance de la sincronizacin

En la figura se ilustra el mecanismo de avance automtico de la sincronizacin (tiempo) de la inyeccin. Para avanzar la inyeccin, se gira el rodillo unos cuantos grados en la cubierta de la bomba en sentido opuesto a la rotacin del eje. Esto hace que la accin de las excntricas ocurra ms pronto y se avance la inyeccin. El movimiento de rotacin del rodillo se controla con un pistn dentro de un cilindro que est sometido a la presin de la bomba de alimentacin. El pistn queda "balanceado" entre la carga del resorte en un extremo y la presin de la bomba de alimentacin en el otro. Cuando aumenta la velocidad de la bomba de inyeccin, tambin sube la presin de la bomba de alimentacin para mover el pistn contra el resorte. Esto hace girar el rodillo para avanzar la inyeccin como se ilustra.

Bomba de inyeccin completa

En el frente de la bomba (lado izquierdo de la ilustracin) hay una brida de montaje. El eje (1) de impulsin pasa por el centro de la bomba para hacer girar el engrane del gobernador, el disco (2) de excntricas y el mbolo (3) como ya se describi. El mecanismo (4) de avance de la sincronizacin est en la parte inferior de la cubierta de la bomba. En la parte trasera de la bomba, la cabeza distribuidora en donde se encuentran las vlvulas (5) de entrega est montada en la cubierta de la bomba. El solenoide (6) de corte de combustible est atornillado en la parte superior de la cabeza distribuidora. El gobernador mecnico est instalado en la parte superior de la cubierta de la bomba y se pueden ver los cuatro contrapesos en la ilustracin. La palanca (7) de control, que est en la parte superior del gobernador, est conectada mediante varillaje con el pedal del acelerador. Un tornillo (8) de ajuste de marcha mnima o (ralent) y un tornillo (9) de ajuste de velocidad mxima sirven como topes para la palanca de control.

LA INYECCIN DIESEL DE CONTROL ELECTRONICO (EDC)

Como vimos en las sesiones anteriores, las bombas de inyeccin funcionan por medios mecnicos e hidrulicos. Hasta ahora el aporte de combustible en los momentos precios y en las cantidades adecuadas eran conseguidos exclusivamente por la bomba de inyeccin gracias a una accin mecnica del motor cuya fuente motora se centraba en la distribucin mecnica del motor. Posteriormente se aprovechaba este movimiento para que unos mbolos internos movieran el combustible, aplicando as un aporte de caudal dirigido hacia los inyectores.

El EDC (Electronic Diesel Control) es el nombre del sistema encargado del control electrnico para el suministro del combustible. Para que esto sea posible, es necesario tener una serie de elementos que informen al computador un estado en particular o una medicin que aporte un parmetro y as calcular el movimiento de un actuador para conseguir lo que se necesita.

En la figura se ilustra una bomba rotativa de accin mecnica con dispositivos (1) para variar la cantidad de combustible de acuerdo a condiciones de temperatura del motor. La ayuda ms importante es

en tiempo fro mejorando el encendido del motor. As mismo este tipo de bomba dispone de otros elementos como son:

Electro vlvula de avance que corresponde a un actuador el cual hace variar la presin en el pistn de avance de la bomba y determina el instante en el cual se debe aportar el combustible segn las condiciones del motor. La accin de esta electro vlvula depende principalmente de las revoluciones del motor. Por este motivo existe un sensor de revoluciones que puede ser colocado en el volante o en el eje de levas (Sensor de fase). Se trata de un sistema EDC cuyos parmetros principales son el flujo y la velocidad, por tanto hay que medir la cantidad de aire que ingresa al motor y las revoluciones. Para que esto sea posible existe a nivel de la toma de aire de admisin un sensor de flujo o caudalmetro que realiza la funcin de medir la cantidad de aire en el tubo de admisin. Se trata de un elemento de hilo caliente sobre el cual detallaremos su funcionamiento ms adelante.

Adems de lo anterior, existe un inyector instrumentado el cual enva una seal al computador cuando se produce la inyeccin. Esta seal la utiliza el computador para confirmar el avance de inyeccin. La velocidad del motor es medida por intermedio de un sensor magntico ubicado en el volante del motor o en el eje de levas. Este elemento aporta una informacin en forma de pulsos o seal senoidal, variable con las revoluciones.

Con la evolucin de los sistemas electrnicos es posible eliminar ciertos componentes mecnicos. En la figura se puede observar un sistema de actuacin de caudal de combustible (1), el cual elimina el mando de acelerador mecnico. En su reemplazo existe un sensor de posicin corredera, un motor actuador y un potencimetro pedal acelerador. De esta manera el computador puede sensar la posicin del pedal acelerador y ajusta el caudal de combustible a esta condicin. Recuerde que el caudal de combustible en las bombas Bosch lo determina la posicin de una corredera.

TIPOS DE BOMBAS DE INYECCION CON SISTEMAS EDC

Sistema EPIC

Partes

1. Solenoide canal de fuga (-). 2. Solenoide canal de transferencia (+). 3. Rotor. 4. Resorte 5. Sensor de posicin del motor. 6. Patines. 7. Anillo de levas con rea inclinada. 8. Arbol de entrada. 9. Pistones. 10. Presin de transferencia. 11. Conducto hacia el solenoide. 12. (13.) Nucleo del rotor.

Las bombas de inyeccin Lucas denominadas EPIC (Electronic Programmed Injection Control) fueron creadas para optimizar la cantidad de combustible a aplicar dentro del cilindro. EL cambio principal respecto a las bombas CAV consisti en colocar dos solenoides los cuales son controlados por un computador. Este ltimo aprovecha la electrnica para operar bajo unos parmetros memorizados y siguiendo unos mapas de operacin, en las diferentes gamas de funcionamiento del motor. La cartografa interna tiene como parmetros principales el rgimen del motor y la posicin del acelerador. Unos sensores proveen la informacin con la cual el computador gestionar el funcionamiento de los solenoides y determinar as la cantidad de combustible a aplicar.

Para ajustar el caudal la bomba posee un rotor que tiene la posibilidad de moverse en el eje axial a lo largo de una rea inclinada. Este movimiento hace que la carrera de los pistones de bombeo (1) sea diferente dependiendo donde se encuentre el rotor. De esta manera el volumen de combustible a inyectar vara.

Un resorte al final del rotor provoca que este se desplace al inicio de la carrera. En esta posicin el aporte de combustible es mximo, lo que favorece el encendido del motor. Una vez el motor est girando, la presin de transferencia controlada por uno de los solenoides, hace que el rotor se desplace en contra del resorte, as mismo, el volumen de combustible a aplicar disminuye puesto que los pistones de bombeo tienen menos recorrido. La cantidad de combustible que hace mover el rotor es controlada por el computador a travs del solenoide tomando como parmetros de entrada la posicin del potencimetro acelerador.

Es posible un pequeo giro deL ANILLO DE LEVAS para producir el avance. Este pequeo giro es registrado por un sensor de posicin

Las correcciones de avance son controladas por un solenoide de avance bajo una cartografa cuyos parmetros principales son las revoluciones y la carga del motor (Aceleracin). Tambin es posible aportar correcciones de avance por temperatura del motor y temperatura del aire, lo que resultaba un tanto difcil de lograr en las bombas de inyeccin sin control electrnico. Este solenoide de avance controla la presin de transferencia a aplicar dentro de un cilindro, el cual mueve un pistn que posiciona el plato de levas y modificar as el momento de la inyeccin. Para que el computador pueda determinar el avance del motor en la bomba de inyeccin existe otro elemento sensor que registra la posicin del plato o anillo de levas.

En la figura se pueden observar las siguientes partes:

A- Solenoide actuador de Avance B- Solenoide actuador de caudal positivo C- Solenoide actuador de caudal negativo D- Stop elctrico E- Captador de posicin de la corredera de caudal (No desmontable) F- Captador de posicin de la corredera de avance (No desmontable) Sonda de temperatura del combustible (En el cuerpo de la bomba)

Funcionamiento

La posicin axial del rotor es controlada por dos solenoides (1) y (2) que permiten el paso del combustible a la presin de transferencia y lograr as la posicin ideal del rotor (3) de manera que cuando se produzca el impulso a alta presin de los pistones (9) de bombeo obtengamos la cantidad precisa de combustible en el extremo del inyector concernido.

Cuando el motor no gira o no hay alimentacin elctrica, el solenoide identificado (2) mantiene la vlvula cerrada y el solenoide identificado (1) mantiene la vlvula abierta. De esta forma, el rotor (3) es mantenido hacia la derecha por la accin del resorte (4). En esta posicin los elementos de bombeo o pistones (9) pueden desplazarse en carrera mxima permitiendo as el mayor volumen de combustible a inyectar. Esto sucede en las primeras vueltas de giro del motor en la fase de arranque debido a que la presin de transferencia es muy baja y la velocidad del motor impide que la presin suba rpidamente.

Funcionamiento

Una vez el motor enciende y adquiere unas 800 RPM, la presin de transferencia es suficientemente alta para mover el rotor (3) gradualmente hacia la izquierda reduciendo la cantidad de combustible a aportar. El solenoide (1) permite al combustible llegar hasta la parte trasera del rotor 3 y comprimir el resorte (4). Los patines (6) de deslizan por el rea inclinada (7) del rbol de entrada (8). la carrera de los pistones (9) es entonces reducida. Cuando el soleniode (2) funciona, permite que el combustible fugue hacia el carter de la bomba a travs de un paso calibrado (11), el resorte hace que el rotor (3) regrese a la posicin inicial. Se obtiene as el caudal mximo.

Notas: PWM o RCO es la forma como el EDC pilota algunos actuadores. Se puede compara con una corriente pulsante de tiempo variable y frecuencia fija para que el actuador tenga un cierto movimiento. La accin secundaria en el actuador se puede lograr por movimiento fsico de un elemento o por variacin de un campo magntico.

Consignas a respetar antes de intervenir un sistema EPIC:

Limpieza

El sistema EPIC es muy sensible a la polucin debido a que el combustible debe pasar por conductos y orificios muy pequeos. Esta polucin o suciedad puede provocar:

Daos o destruccin del sistema EPIC. Gripado, atascamiento o la no estanqueidad de un elemento

Todas las intervenciones en posventa deben realizarse en excelentes condiciones de limpieza. El haber realizado una operacin en buenas condiciones de limpieza significa que ninguna impureza (partculas de algunas micras) ha penetrado en el sistema en el transcurso de su desmontaje o en los circuitos por los racores de combustible. Los principios de limpieza deben aplicarse por toda la lnea de combustible desde las uniones al depsito hasta los inyectores.

Cuales son los elementos que polucionan?

Copos metlicos o de plstico. Pintura. Fibras de cartn, pincel, papel, ropas, pao. Cuerpos extraos como cabellos. Partculas suspendidas en el aire, etc...

El lavado del motor con disolventes a alta presin puede originar riesgos de estropear las conexiones. Adems, la humedad puede estancarse en los conectores y crear problemas elctricos.

BOMBAS DE INYECCIN BOSCH CON CONTROL ELECTRONICO

El funcionamiento mecnico de bomba de inyeccin Bosch ya se explico ampliamente en la sesin 5.

La diferencia con respecto al control electrnico radica bsicamente en determinar con exactitud la posicin de la corredera de caudal o manguito de control. Para lo cual existe un motor actuador y un sensor de posicin que informa al computador.

El servomecanismo 2) giratorio acta sobre la corredera de regulacin 5) a travs de un eje excntrico. La secciones de regulacin se autorizan segn la posicin, como la bomba de inyeccin regulada mecnicamente.

El caudal de inyeccin puede modificarse constantemente entre cero y el valor mximo (por ejemplo para el arranque en fro). A travs del potencimetro 1) se comunica el EDC el ngulo de giro y con ello la posicin de la corredera de regulacin, determinndose el caudal de inyeccin conforme al rgimen de revoluciones.

Cuando no hay alimentacin elctrica, muelles de reposicin existentes en el servomecanismo ajustan a cero el caudal de alimentacin de combustible, por razones de seguridad. En esta condiciones el motor no enciende.