SISTEMAS DE INYECCIN A

DIESEL COMMON RAIL.

CIRCUITO DE INYECCION

COMMON RAIL.

La tcnica utilizada en el diseo del "Common Rail"

esta basada en los sistemas de inyeccin de

gasolina pero adaptada debidamente a las

caractersticas de los motores diesel de inyeccin

directa.

La diferencia fundamental entre los dos sistemas

viene dada por el funcionamiento con mayores

presiones de trabajo en los motores diesel, del

orden de 1350 bar que puede desarrollar un

sistema "Common Rail" a los menos de 5 bar que

desarrolla un sistema de inyeccin de gasolina.

COMPONENTES DE COMMON

RAIL

Los componentes del sistema Common Rail son:

Bomba de suministro previo.

Bomba de alta presin.

Acumulador de alta presin.

Vlvula reguladora de presin.

Censor de presin en el Rail Inyector.

Unidad de mando de EDC con censores.

BOMBA DE BAJA PRESION

La bomba de suministro previo transporta el combustible desde el depsito hasta la bomba de

alta presin del sistema Common Rail.

FUNCION. La bomba de suministro previo tiene la misin de

transportar el combustible desde el depsito hasta

la bomba de alta presin.

En el sistema Common Rail se utiliza generalmente

una electro bomba de combustible (EKP).

CONSTRUCCION

La electrobomba de combustible (EKP) se compone

de un electromotor y de una unidad de aspiracin

(bomba de rodillos).

La EKP va refrigerada por el propio combustible. A

travs de una vlvula de retroceso se impulsa el

combustible hacia el lado de presin.

FUNCIONAMIENTO El combustible penetra por una abertura

reniforme en el lado de admisin y pasa hacia la

cmara entre la placa base y el rodillo. Al ser los

rodillos presionados contra la placa base por

efecto de la rotacin y la presin del combustible,

ste es impulsado hacia la boca de salida del

lado de presin.

BOMBA DE ALTA PRESION La bomba de alta presin comprime el combustible

a la presin necesaria para la inyeccin.

En esta fase el combustible pasa de la bomba de

alta presin al acumulador de alta presin (Rail)

FUNCION La bomba de presin tiene la misin de:

Generar la alta presin necesaria para

inyeccin.

Suministrar un caudal de combustible suficiente

para todos los regmenes del motor

CONSTRUCCION El rbol de accionamiento de la bomba de alta

presin es accionado por el motor a travs de

un acoplamiento, rueda dentada, cadena o

correa dentada girando a la mitad de las

revoluciones del motor.

FUNCIONAMIENTO Al descender el mbolo de la bomba se abre la vlvula de

admisin y se succiona el combustible en la cmara del

elemento (carrera de aspiracin).

En el punto muerto inferior se cierra la vlvula de admisin

y el mbolo, en su carrera de ascenso, comprime

entonces el combustible en la cmara del elemento

En la bomba de alta presin es posible

desconectar un elemento de la bomba

(Desconexin opcional de un elemento) para

incrementar el rendimiento global.

Para la desconexin del elemento se emplea un electroimn. Al activarse ste, una aguja fijada al ncleo abre la vlvula de admisin del elemento de la bomba.

La cmara del elemento no se cierra durante la carrera de impulsin por lo que no se comprime el combustible. Las ventajas de la desconexin del elemento son: mejor rendimiento y por lo tanto un menor consumo.

ACUMULADOR DE ALTA PRESION

(RAIL) En el acumulador de alta presin est

almacenado siempre el combustible necesario

para la inyeccin a una presin de hasta 1350

bar, por lo cual se puede utilizar en cualquier

momento.

FUNCION

La misin de acumulador de alta presin (Rail) es:

Almacenar combustible.

Evitar variaciones en la presin (por disponer de

un volumen suficiente)

CONSTRUCCION

El acumulador de alta presin es un tubo de hierro

forjado. Dependiendo del motor que vaya montado

posee un dimetro interior de aproximadamente 10

mm y una longitud entre 280 y 600 mm.

FUNCIONAMIENTO El combustible que sale de la bomba de alta presin

accede por una tubera al acumulador de alta presin.

A travs de esta conexin pasa el combustible por el limitador de caudal hacia el inyector.

El rail lleva adems unas conexiones para el sensor de presin en el Rail, la vlvula limitadora de presin, y, dependiendo de la ejecucin, tambin para la vlvula reguladora de presin.

VALVULA REGULADORA DE

PRESION (DRV)

La vlvula reguladora de presin es activada por el EDC con

el fin de conseguir la presion requerida en el acumulador de

alta presion .Es por lo tanto el componente que acta como

regulador de presion del sistema Common Rail.

FUNCION

Es mantener constante la presin en el acumulador de alta

presin (Rail) de acuerdo al rgimen del motor. Si la presion

en el rail es demasiado elevada se abre la DRV y se retorna

combustible hacia el depsito. Si la presion en el Rail es

demasiado baja se cierra la DRV y la bomba puede generar

la presion en el Rail.

CONSTRUCCION

La vlvula reguladora de presion (DRV) se compone de

un ncleo, un electroimn y una vlvula. Un resorte

empuja la bola de la vlvula contra su asiento en la

entrada de alta presion. El electroimn puede ejercer

adems una fuerza adicional contra la bola a travs de

su ncleo.

FUNCIONAMIENTO

La presion reinante en el acumulador ejerce una fuerza

sobre la bola de la vlvula. Esta fuerza es opuesta a la

suma de la fuerzas que el resorte o electroimn lo ejercen.

La fuerza de aplicacin del electroimn depende de la

intensidad de excitacin.

La variacin de la intensidad de excitacin del

electroimn permite ajustar una presion especfica en el

acumulador. El resorte ha sido dimensionado de

manera que la fuerza mxima ejercida corresponde a

una presion de 100 bar.

SENSOR DE PRESION EN EL

RAIL (RDS)

El sensor suministra el valor de medicin necesario para

la regulacin de presion en el sistema Common Rail.

Para garantizar una presion constante en el acumulador

de alta presion se utiliza un sensor de alta presion que

va montado directamente en el acumulador de alta

presion.

INYECTOR El inyector pulveriza el combustible en la cmara de

combustin .El EDC determina la dosificacin y el punto

de inyeccin y activa el electroimn del inyector .Al

abrirse la vlvula por el electroimn se inyecta

combustible en la cmara de combustin con la presion

reinante en el acumulador de alta presion

FUNCION

La funcin del inyector es pulverizar el combustible en la cantidad exacta y en el momento adecuado en la

cmara de combustin.

CONSTRUCCION El inyector es una servovlvula electromagntica de 2/2

vas.

Se trata de una pieza de precisin, fabricada por ello

con tolerancias muy estrechas.

En el inyector reina la misma presion que en el Rail. El

combustible se inyecta por la tobera en la cmara de

combustin. Por el retorno de combustible se reenva el

sobrante de combustible al deposito.

FUNCIONAMIENTO Para el funcionamiento son relevantes las siguientes

fuerzas.

Fuerza del resorte del inyector

Fuerza del resorte de la vlvula

Fuerza del electroimn

Fuerza resultante de la presion en la cmara de mando

de la vlvula.

Fuerza resultante de la presion sobre la aguja del

inyector.

El funcionamiento del inyector se subdivide en cuatro fases:

Estado en reposo

Apertura del inyector

Proceso de inyeccin

Cierre del inyector

ESTADO EN REPOSO

Fuerzas en equilibrio.- La aguja del inyector obtura el

orificio de la tobera y el resorte de la vlvula presiona la

bola de la vlvula contra su asiento.

APERTURA (1 DE 2)

La apertura de la tobera, o sea la inyeccin, se inicia

activando el electroimn. Debido a esta fuerza adicional

se separa la bola de la vlvula de su asiento. El

combustible de la cmara de mando de la vlvula pasa

por el estrangulador de salida y fluye por el retorno de

combustible hacia el depsito.

APERTURA (2 DE 2) Al abrirse la vlvula desciende la presion en la cmara

de mando de la vlvula y debido a ello tambin la fuerza

ejercida sobre el embolo de la vlvula. La presion en la

aguja del inyector se mantiene sin embargo inalterada

gracias al estrangulador de entrada. La fuerza

resultante en la cmara delantera es entonces

suficientemente grande para mover la aguja del inyector.

Comienza el proceso de inyeccin.

INYECCION Al excitar el electroimn se obtiene un pico de intensidad

(aprox. 20 A) de unos pocos milisegundos de duracin hasta llegar a atraer completamente el ncleo, necesitando entonces una intensidad menor (aprox.12 A) para mantenerlo en esa posicin. La tobera queda entonces totalmente abierta y el combustible se inyecta en la cmara de combustin con la misma presion del acumulador (Rail).

CIERRE

Para finalizar la inyeccin se desactiva el electroimn. El resorte de la vlvula oprime entonces la bola de la vlvula contra su asiento, igualndose as la presion en la cmara de mando de la vlvula a la presion reinante en la aguja del inyector. La fuerza sobre el embolo de la vlvula se incrementa, quedando obturado as el orificio de la tobera por la aguja del inyector con lo que las fuerzas quedan compensadas nuevamente. El inyector se encuentra de nuevo en posicin de reposo. El siguiente proceso de inyeccin puede comenzar.

CIERRE

Para finalizar la inyeccin se desactiva el electroimn. El resorte de la vlvula oprime entonces la bola de la vlvula contra su asiento, igualndose as la presion en la cmara de mando de la vlvula a la presion reinante en la aguja del inyector. La fuerza sobre el embolo de la vlvula se incrementa, quedando obturado as el orificio de la tobera por la aguja del inyector con lo que las fuerzas quedan compensadas nuevamente. El inyector se encuentra de nuevo en posicin de reposo. El siguiente proceso de inyeccin puede comenzar.

El principio empleado aqu se conoce como

servosistema hidrulico de mando electromagntico.

Las fuerzas resultantes de la presin en la cmara de

mando de la vlvula y la tobera amplifican el efecto del

electroimn, cuya fuerza no seria sino suficiente para la

apertura de la tobera.

UNIDAD DE MANDO Y

SENSORES Common Rail es un sistema de inyeccin controlada por

la EDC. La unidad de mando controla y supervisa el

proceso de inyeccin completo. Los sensores

suministran todos los valores de medicin requeridos

para tal menester. La unidad de mando trabaja de igual

manera que los otros sistemas de inyeccin controlados

por la EDC.

LOS SUBSISTEMAS DE

COMMON RAIL En Common Rail pueden diferenciarse tres subsistemas

fundamentales:

Circuito de baja presion

Circuito de alta presion

Unidad de mando con sensores

CIRCUITO DE BAJA PRESION El circuito de baja presion se compone de:

Deposito

Bomba de suministro previo

Filtro de combustible

Tuberas de conexin

TRANSPORTE DE

COMBUSTIBLE DEL DEPSITO

Una bomba de suministro previo dotada de un filtro succiona el

combustible del depsito y lo transporta por las tuberas hacia

el circuito de alta presin. Un filtro depura el combustible para

evitar el desgaste prematuro de los componentes de precisin.

CIRCUITO DE ALTA PRESION El circuito de alta presin se compone de:

Bomba de alta presin con vlvula reguladora de presin

Acumulador de alta presin (Rail) con sensor de presion.

Inyectores y tuberas de alta presion.

GENERACION Y ACUMULACION

DE ALTA PRESION El combustible pasa por el filtro de combustible a la

bomba de alta presin. Esta comprime el combustible a

1350 bar y lo enva al acumulador de alta presin (Rail).

El combustible se mantiene a una presin constante

debido al efecto de acumulacin conseguido por la

elasticidad del sistema.

REGULACION DE LA PRESION

EN EL RAIL

La vlvula reguladora de presin es activada por la

unidad de mando.

Para que la unidad de mando pueda activar la vlvula

reguladora de presin correctamente, se mide primero la

presin en el Rail con un sensor de presin.

INYECCION DE COMBUSTIBLE El combustible es inyectado directamente en cada

cilindro con el inyector correspondiente. Este incorpora

una vlvula magntica que puede activarse por la

unidad de mando. Durante el tiempo en que la vlvula

permanece abierta est inyectando sin interrupcin el

combustible en la cmara de combustin del cilindro.

UNIDAD DE MANDO CON

SENSORES

La misin de los sensores es medir las magnitudes

fsicas importantes, siendo la unidad de mando la que

computa la cantidad, el punto, la duracin y el

transcurso de la inyeccin, supervisando adems el

sistema de inyeccin completo.

CONTROL DEL PROCESO DE

INYECCION

La unidad de mando emite las rdenes

necesarias para.

Mantener constante la presin en el

acumulador de alta presin (Rail).

Para iniciar y finalizar el proceso de

inyeccin.

SENSORES Sensor de revoluciones

Sensor de posicin de rbol de levas

Sensor de posicin del pedal del acelerador

Sensor de presin de sobrealimentacin

Sensor de temperatura de aire

Sensor de temperatura de refrigerante

Sonda de la masa de aire

Sensor de presin en el Rail

La unidad de mando determina, en base a los valores medidos por los sensores, la cantidad de combustible necesario y el punto de inyeccin ptimo. Para esta operacin se encuentran memorizados en la unidad de mando unos campos caractersticos que contienen los datos de inyeccin adecuados a los respectivos valores de medicin. Ello permite tambin realizar una pre-inyeccin y post-inyeccin. La unidad de mando se encarga adems de la supervisin del sistema.

CONCLUSIONES

Los Sistemas de inyeccin optimizan el

funcionamiento de los motores de combustin

interna.

Los sistemas de inyeccin han tenido una gran

evolucin y desarrollo tanto as que hoy en da

estn compuestos por varios dispositivos

electrnicos para el control de los mismos.

Estos sistemas han contribuido en gran parte en

la disminucin de la contaminacin ambiental.