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• Andres Aman Cuadrado

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE-L” DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

DOCENTE: Ing. Germán Erazo INTEGRANTES: Amán Andrés Pastrano José Rueda Edison Salguero Edison Organización de Talleres Automotrices NRC: 2940

OCTUBRE 2018 – FEBRERO 2019

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Contenido 1.

Sistema de alimentación Bosch CRDI. ...............................................................................................4 1.1

Partes ......................................................................................................................................5

1.2 PRUEBAS .........................................................................................................................................7 1.3 Parámetros de funcionamiento del inyector piezoeléctrico.............................................................7 1.4 Pruebas de funcionamiento de los inyectores Piezoeléctricos. ........................................................8 1.5 Cálculos ..........................................................................................................................................9 1.5.1 Prueba de ángulo de pulverización ...........................................................................................9 2.

Sistema de alimentación DENSO. ....................................................................................................10 2.1 Códigos de falla .............................................................................................................................11 2.2 Bomba de suministro Denso (HP3) ................................................................................................11 2.3 Construcción y características .......................................................................................................12 2.4 Funciones de las piezas componentes ...........................................................................................12

3.

SISTEMA CRDI SIEMENS ..................................................................................................................13 3.1 Códigos de falla .............................................................................................................................14 3.2 Bomba de alimentación ................................................................................................................14 3.3 Válvula IPR ....................................................................................................................................15 3.4 Voltaje de trabajo del inyector ......................................................................................................16 3.5 Corriente de trabajo del inyector ..................................................................................................16

4.

SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI DELPHI ..............................................................................................18 4.1 ECM ..............................................................................................................................................18 4.2 CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN PARA LÍNEA DE RETORNO .................................................................18 4.3 CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN ..........................................................................................................19 4.4 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN ........................................................................................................19 4.5 BOMBA DE BAJA PRESIÓN: ............................................................................................................20 4.6 EL INYECTOR DELPHI .....................................................................................................................21

5.

SISTEMA HEUI .................................................................................................................................22 5.1 Características ..............................................................................................................................22 5.2 Componentes sistema de inyección HEUI......................................................................................23 5.3

Sistema de Inyección HEUI Caterpillar ...................................................................................23

5.4

Función del sistema de baja presión ......................................................................................24

5.5 Ventilación de fugas internas ........................................................................................................24 5.6 Comprobación de válvula del inyector ..........................................................................................25 5.7

Unidad de control electrónico HEUI .......................................................................................25

5.8 Ubicación de los sensores .............................................................................................................26 6

SISTEMA CRDI EUI ...........................................................................................................................27 6.1 Características principales ............................................................................................................27 6.2 Componentes ...............................................................................................................................27 6.3 Funcionamiento. ...........................................................................................................................27 6.4 Mecanismo de funcionamiento del inyector EUI ...........................................................................28 2

6.5 Funcionamiento. ...........................................................................................................................28 6.6 Electroválvula del inyector. ...........................................................................................................29 6.6.1 Etapa de inyección. ................................................................................................................29 6.6.2. Etapa final de la inyección. ........................................................................................................30

Índice de Figuras Figura 1. Sistema Common Rail.................................................................................................................4 Figura 2. Bombas de alta presión ..............................................................................................................4 Figura 3. Inyectores ..................................................................................................................................5 Figura 4. Sistema de alimentación Bosch CRDI ..........................................................................................5 Figura 5. Ángulo de pulverización .............................................................................................................9 Figura 6 Sistema Global Denso................................................................................................................10 Figura 7 Bomba HP3 Denso.....................................................................................................................11 Figura 8 PCM ..........................................................................................................................................13 Figura 9 Bomba de alta presión ..............................................................................................................14 Figura 10 Válvula IPR ..............................................................................................................................15 Figura 11 Inyector Piezoeléctrico ............................................................................................................16 Figura 12 Curva de Preinyección e Inyección principal del inyector .........................................................16 Figura 13 Circuito del sensor FRP ............................................................................................................17 Figura 14 Circuito de baja y alta presión .................................................................................................18 Figura 15 Bomba de alta presión ............................................................................................................19 Figura 16 Partes de la bomba de alta presión .........................................................................................19 Figura 17 inyector DELPHI .......................................................................................................................21 Figura 18 Inyector HEUI ..........................................................................................................................22 Figura 19 Componentes del sistema de baja presión HEUI ......................................................................24 Figura 20 Comportamiento eléctrico y presión de inyección ..................................................................26 Figura 21 Sistema de operación EUI ........................................................................................................27 Figura 22 Mecanismo de funcionamiento del Inyector EUI .....................................................................28 Figura 23 Válvula solenoide del Inyector de combustible EUI .................................................................29

Índice de Tablas Tabla 1. Partes del sistema de alimentación .............................................................................................6 Tabla 2 Valores Voltaje vs Presión..........................................................................................................11 Tabla 3 Funciones de las Piezas Bomba HP3 Denso .................................................................................12 Tabla 4 Comparación de presión de funcionamiento sistema Bosch y Siemens ......................................13 Tabla 6 Valores Voltaje vs Presión..........................................................................................................17

Índice de Ecuaciones Ecuación 1 Angulo de disparo ...................................................................................................................9 Ecuación 2 Ángulo de Dispersión ..............................................................................................................9

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PARTES Y CONSTITUCIÓN DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN CRDI (COMMON RAIL DIESEL INJECTION)

1. Sistema de alimentación Bosch CRDI. Bosch lanzó el primer sistema Common Rail en 1997. El sistema recibe el nombre por el acumulador de alta presión compartido (raíl común) que suministra el combustible a todos los cilindros. En los sistemas de inyección diésel convencionales, es necesario que la presión del combustible se genere de forma individual en cada inyección. Sin embargo, en el sistema Common Rail, la generación y la inyección de presión se realizan por separado, lo que significa que el combustible está siempre disponible y en la presión necesaria para su inyección.

Figura 1. Sistema Common Rail Autor: (Bosch, s.f.)

Bombas de alta presión

Figura 2. Bombas de alta presión Autor: (Bosch, s.f.)

La bomba de alta presión comprime el combustible y lo suministra en la cantidad necesaria. Suministra el combustible de forma continua al acumulador de alta presión (raíl), gracias a lo cual consigue mantener la presión del sistema. Es capaz de mantener la presión necesaria incluso a revoluciones de motor bajas, ya que la generación de presión no está relacionada con las revoluciones del motor. La mayoría de sistemas Common Rail están equipados con bombas de pistones radiales. Los automóviles 4

compactos también utilizan sistemas con bombas individuales que funcionan a una presión baja de sistema. Inyectores

Figura 3. Inyectores Autor: (Bosch, s.f.)

El inyector de un sistema Common Rail consta de una tobera, un actuador para los inyectores piezo o una válvula de solenoide para los inyectores de válvula solenoide, así como de las conexiones hidráulicas y eléctricas para el funcionamiento de la aguja de la tobera. Está instalado en todos los cilindros del motor y conectado al riel mediante un conducto corto de alta presión. El inyector está controlado por el sistema de Regulación Electrónica Diésel (EDC, de su nombre en inglés Electronic Diesel Control). Esto garantiza que el actuador se encargue de abrir y cerrar la aguja de la tobera, independientemente de si se trata de una válvula de solenoide o piezo. Los inyectores con actuadores piezo son un poco más estrechos y el nivel de ruido que generan es especialmente bajo. Ambos tipos han manifestado tiempos de arranque breves y similares y hacen posible la preinyección, la inyección principal y la inyección secundaria para garantizar un consumo de combustible limpio y eficiente en cada momento del funcionamiento. (Bosch, s.f.)

1.1 Partes Este sistema de alimentación está conformado por varios elementos los cuales se encargan de trabajar simultáneamente para poder brindar un desempeño óptimo del sistema.

Figura 4. Sistema de alimentación Bosch CRDI

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Autor: (ROBAYO CABRERA , 2018)

Tabla 1. Partes del sistema de alimentación

1.- Depósito de combustible.

Contenedor se puede almacenar el combustible de forma segura, sin derrames y evaporaciones

2.- Bomba de baja presión.

Se encarga de transporta combustible de forma continua al sistema, en esta parte el sistema solo alcanza los 4 bar

3.- Filtro

Se encarga de filtrar la suciedad en el combustible, pueden retener partículas de hasta 20um

4.- Calefacción combustible.

para

el

filtro

de Este sistema impide que el filtro se obstruya por cristalizaciones de parafinas al existir bajas temperaturas.

5.- Acumulador de Combustible

6.- Sensor combustible.

temperatura

de Se encarga de determinar la temperatura de combustible momentáneo.

7.- Bomba de engranajes mecánica.

Se encarga de trasportar el combustible hacia la zona de alta presión.

8.- Bomba de alta presión.

Se encarga de multiplicar la presión requerida para la inyección.

9.- Válvula combustible

de

Su principal trabajo consiste en almacenar combustible constante para su alimentación.

para

dosificación

de Regula el paso de combustible que se alimenta hacia la cámara de compresión de alta.

10.- Válvula reguladora de presión.

Permite mantener la presión combustible ideal para la inyección.

11.- Acumulador de presión.

Como su nombre indica, se encarga de acumular el combustible a alta presión para que la entrega sea continua y precisa.

12.- Sensor de presión de combustible.

Este elemento se encarga de informar a la ECU la presión momentánea que existe en el riel en ese momento, e informa si hay exceso o es ideal para la inyección.

13.- Inyectores.

Actuadores que se encargar de inyectar y dosificar el combustible a alta presión 6

de

dentro de cada uno de los cilindros secuencialmente. 14.- Válvula mantenedora de presión.

Esta válvula se encarga de mantener una presión aproximada de 10 bar, la cual es necesaria para que el inyector funcione correctamente.

15.- Estranguladores.

Durante la apertura y el cierre de los inyectores se generan ondas expansivas las cuales son fuertes debido a su gran presión, los estranguladores permiten amortiguarlos.

16.- Rebose.

Permite liberar el exceso de presión que se genera en la línea de baja presión.

17.- Válvula de retención.

Esta válvula evita que la presión baja se pase hacia la línea de retorno en caso de que el filtro de combustible se obstruya.

1.2 PRUEBAS Osciloscopio Hantek 1008c El osciloscopio Hantek 1008c es completamente compatible con computadoras que posean Windows 7 por lo que hace muy fácil su instalación y de igual manera su uso, este osciloscopio automotriz tiene la capacidad de ver b parámetros como la señal de inyección, periodo, frecuencia, amplitud de onda y b los voltajes de tensión mínimos y máximos. Cuenta con opciones que ayuda a la medición de valores (measure) que se miden en tiempo real y en planos bidimensionales tales como son el eje (X, Y), su uso es mucho más amigable y se puede usar para hacerlo de forma comparativa ya que este osciloscopio posee ocho canales facilitando el uso y la visualización comparativa de varias ondas al mismo tiempo.

1.3 Parámetros de funcionamiento del inyector piezoeléctrico. Estos inyectores han sido diseñados para cumplir con las exigencias que demandas los nuevos motores diésel y cumplir con las normativas de control de emisiones Euro 3&4, para ello, el inyector debe cumplir con las siguientes exigencias del mercado.    

Permitir múltiples inyecciones por cada ciclo (5min) Inyectar partículas de combustible mucho más pequeñas (0.5mg/cp) Presiones elevadas que superen los 1800 bar. Distribuir de formar homogénea en el cilindro.

Para poder cumplir con todas estas exigencias existen modificaciones ventajas como: (DELPHI, 2007) informa que:

7

   

Modificación del diámetro de estanqueidad del inyector. Aumento de número de orificios de pulverización. Agujeros de forma cónica los cuales ayudar a aumentar la presión y una mejor atomización del combustible. Inyectores conformados por material con altas prestaciones térmicas y mecánicas para soportar las altas temperaturas y presiones que se generan en la cámara de combustión.

1.4 Pruebas de funcionamiento de los inyectores Piezoeléctricos. Para los inyectores piezoeléctricos se debe realizar otro tipo de pruebas, ya que como son accionados electrónicamente, no es posible realizarlo mediante equipos hidráulicos, es necesario disponer de un banco de pruebas especial para poder desarrollar el análisis de funcionamiento, las pruebas que se pueden realizar son; 

Zumbido del inyector.

(Granda & Montesdeoca, 2014) comentan que: En la fase de inyección la aguja debe oscilar a una frecuencia muy elevada, cuando el combustible llega al inyector se produce una variación de presión, durante el periodo comprendido de inicio y final de suministros. Esto hace que la aguja produzca un sonido por la oscilación de su válvula. El sonido que produce el inyector al ser accionado nos da como referencia su estado y correcto funcionamiento. 

Forma del chorro.

Esta prueba en los inyectores piezoeléctricos solo se podrá realizar un banco, ya que la activación del inyector se realiza por medio de una señal eléctrica y esto lo genera la ECU, contando con un banco se puede simular la situación real de funcionamiento, aplicando un tiempo de inyección y una presión adecuada se podrá verificar si el ángulo de inyección es el correcto o si posiblemente este sucio o averiado. 

Goteo del inyector.

Estas pruebas son muy comunes, ya que en estar en reposo el inyector no cierra completamente y deja pasar la alta presión del riel hacia la cámara de combustión, si tiene este defecto se debe limpiar la tobera y su válvula, si el problema persiste, es necesario llevar a un laboratorio especializado ya que el inyector puedo haber quedado abierto o bloqueado durante el funcionamiento. 

Prueba de resistencia del inyector.

Es realmente necesario hacerlo en un banco especial para este tipo de inyectores, en la opción de prueba 1, se podrá verificar si la resistencia que genera nos refleja como infinita, esto nos indicara que el inyector está bien y es piezoeléctrico, ya que, si nos genera una resistencia, serán inyectores de bobina.

8

1.5 Cálculos 1.5.1 Prueba de ángulo de pulverización En el cálculo del Angulo de pulverización se debe tomar en cuenta datos del tester V3500 tal es el diámetro interno y externo del cilindro, donde se realiza la inyección y de igual manera el cálculo se llevará a cabo de las siguientes formulas.

Figura 5. Ángulo de pulverización Autor: (Bosch, s.f.)

R= Radio del cilindro h= altura r= radio del chorro α= Angulo de disparo β= Angulo de dispersión Donde la fórmula para calcular el ángulo de disparo y el ángulo de dispersión está dada de la siguiente manera: Ángulo de Disparo: 𝛼 = tan−1

ℎ 𝑅

Ecuación 1 Angulo de disparo

Ángulo de Dispersión: 𝛽 = tan−1

ℎ+𝑟 ℎ − tan−1 𝑅 𝑅

Ecuación 2 Ángulo de Dispersión

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2. Sistema de alimentación DENSO. En la tecnología diésel common rail es insuperable en la industria. En 1995, lanzamos el primero del mundo con sistema de inyección common rail diésel para camiones. Desde entonces, DENSO ha participado activamente en el desarrollo de avanzadas tecnologías de motores diésel para satisfacer las necesidades de los clientes así como las estrictas regulaciones de emisiones en todo el mundo. Motores diésel combinan un excelente ahorro de combustible y potencia, y su popularidad está creciendo. (Diesel Fuel Injection, 2015)  En 2002, DENSO ofreció un sistema common rail de 1.800 bar, presión de inyección más alta del mundo en el momento.  En 2008, DENSO dio a conocer un modelo de 2.000 bar en el mercado.

Figura 6 Sistema Global Denso

Se puede observar que los inyectores son controlados directamente por el ECU, el cual ejerce control sobre las válvulas de presión y dosificación de flujo para controlar la presión. Dicha presión es medida por el sensor ubicado en el riel mostrado en las líneas del ECU, este tipo de control también trabaja en un lazo cerrado para buscar la eficiencia de la presión. La presión de riel de inyectores puede superar los 2000 bares.

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Tabla 2 Valores Voltaje vs Presión

Presión 0 100 500 1000 2000

Voltaje 0,5 V 0,72 V 1,56 V 2.3 V 4,5 V

2.1 Códigos de falla      

P0A09 P0A10 P1563 P0685 P0686 P0687

2.2 Bomba de suministro Denso (HP3) Esta bomba de suministro de tipo HP3 es compacta, pesa poco y proporciona una presión lo suficientemente alta para ser monta sobre todo en vehículos de pasajeros y en camiones pequeños.

Figura 7 Bomba HP3 Denso.

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2.3 Construcción y características 

 

La bomba de suministro se compone principalmente de la unidad de bomba (leva excéntrica, leva anular, dos émbolos buzo), la SCV (válvula de control de succión), el sensor de temperatura del combustible y la bomba de alimentación (tipo trocoide), y se activa con una rotación o con media rotación del motor. Los dos émbolos buzo de la unidad de bomba compacta están colocados simétricamente por encima y por debajo de la parte exterior de la leva anular. La SCV controla el volumen de descarga del combustible, con el fin de reducir la carga de actuación y evitar la subida de temperatura del combustible. Además, hay dos tipos de SCV de HP3: el tipo normalmente abierto (la válvula de succión se abre cuando no está excitada) y el tipo normalmente cerrado (la válvula de succión se cierra cuando no está excitada).

2.4 Funciones de las piezas componentes A continuación se indica las funciones de los componentes principales de la bomba HP3 tabuladas de la siguiente manera: Tabla 3 Funciones de las Piezas Bomba HP3 Denso

Piezas componentes

Funciones

Bomba de alimentación

Aspira el combustible desde el depósito y se lo suministra al émbolo buzo.

Regula la presión del combustible en la bomba de suministro. Controla el volumen de combustible que se suministra a SCV (válvula de control de succion) los émbolos buzon. Válvula reguladora

Leva excéntrica Unidad de bomba

Válvula de succión Válvula de descarga

Leva anular Émbolo buzo

Activa la leva anular. Activa el émbolo buzo. Se mueve en vaivén para aspirar y comprimir el combustible. Evita el flujo inverso de combustible comprimido hacia la SCV. Evita el flujo inverso desde la rampa del combustible que se bombea desde el émbolo buzo.

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3. SISTEMA CRDI SIEMENS Los siguientes componentes proceden de la empresa Siemens: 

Bomba de combustible de alta presión (con válvula dosificadora de combustible y válvula reguladora de presión del combustible)



Inyectores



PCM

La bomba de alta presión genera el combustible a alta presión necesario y lo introduce a presión en la rampa de combustible. El combustible es dosificado por los inyectores, que son controlados eléctricamente por el PCM. Tabla 4 Comparación de presión de funcionamiento sistema Bosch y Siemens

Presión min

Presión max

Bosch

Siemens

300 bar

220bar

1350 bar

1500 bar

El sistema Common Rail de Siemens utiliza inyectores piezoeléctricos. Con estos inyectores no está permitido desenchufar el mazo de cables de los inyectores con el motor en marcha. En caso contrario el motor puede sufrir daños graves. El PCM de Siemens constituye el componente central del sistema de control del motor. Recibe las señales eléctricas de los sensores y transmisores de valores nominales, las procesa y calcula las señales de activación para los actuadores (p. ej., inyectores, válvula de control de la presión de sobrealimentación, válvula EGR, etc.). El programa de control (software) está almacenado en una memoria. De la ejecución del programa se encarga un microprocesador.

Figura 8 PCM

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Los sensores, junto con los actuadores, constituyen los periféricos y actúan intercomunicando el vehículo con el PCM, el cual actúa como unidad de procesamiento. Nota: Por lo demás, el funcionamiento es similar al del sistema Common Rail de Delphi.

3.1 Códigos de falla 

P0606



P0A94



P0A09



P0A10



P1563



P0685



P0686



P0687.

3.2 Bomba de alimentación El combustible es aspirado (a) por la bomba de alimentación (1) es conducido a la válvula dosificadora de combustible (2) y la válvula de lubricación (6). Con la válvula dosificadora de combustible cerrada, se abre la válvula reguladora de presión (5) y devuelve el combustible al lado de aspiración de la bomba de alimentación (1). Por la válvula de lubricación (6) el combustible llega a la cámara de la bomba de alta presión y desde allí al retorno de combustible (c). La válvula dosificadora de combustible (2), comandada por la UCE, controla la cantidad de combustible suministrada a los elementos (3) de la bomba de alta presión. Las salidas de alta presión de los tres elementos se unen en un conducto circular, que conduce el combustible por la salida de alta presión (b) de la bomba a la rampa y esta a los inyectores piezoeléctricos. Bomba de Alta Presión Bomba de Alta Presión entre el canal de alta presión (b) y el retorno (c) se encuentra la válvula reguladora de la alta presión (4). Esta válvula solenoide, controlada por la UCE, regula la cantidad de combustible hacia la salida de la alta presión, y por lo tanto la presión del combustible en la rampa. 

La alta presión del carburante varía entre 220 y 1500 bares.



Este tipo de bomba al no ser distribuidora no necesita calado

Figura 9 Bomba de alta presión

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3.3 Válvula IPR La válvula reguladora de presión está ubicada junto a la bomba de alta presión, su función es regular la presión del diésel a la salida de la bomba de alta presión, con la cual se regula la presión en la rampa o riel de combustible se alimenta con 12V. Además con válvula reguladora la presión se consigue amortiguar las variaciones de presión, producto de la alimentación de combustible y de la inyección del mismo.

Figura 10 Válvula IPR



La presión de operación de la válvula IPR durante el arranque alcanzara los 50 bares en el riel hasta llegar a un a presión de 150 bares



En caso de una presión demasiado alta en el Rail, La válvula reguladora de la presión abre de forma que una parte del combustible retorna al depósito, desde el Rail a través de una tubería colectora.



En el caso de una presión demasiado baja en el Rail, la válvula reguladora de presión cierra y produce estanqueidad así el lado de alta presión contra el lado de alta presión

La válvula SCV regula la succión a la bomba de alta presión, es decir deja ingresar más o menos diésel a la misma. Regula lo que la bomba puede succionar. Como puede verse la válvula SCV regula la cantidad de combustible que pasa desde la bomba de baja presión o transferencia, a la bomba de alta presión, dejando ingresar a la misma más o menos diésel. La válvula IPR deja que el diésel que va al riel se fugue o escape hacia el retorno, por lo que de esta forma regula la presión.

Funciones 

Mejora el rendimiento del sistema de inyección, ya que la bomba solo comprime la cantidad necesaria de combustible para mantener la presión del riel requerida.



Reduce la temperatura en el depósito de combustible, Ya que al enviar el exceso de combustible al retorno la expansión del fluido incremente el calor del mismo

Inyector

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El control de los inyectores para la dosificación de combustible (comienzo de la inyección y cantidad inyectada) es realizado directamente por el PCM, aunque la presión nominal en la rampa debe ser de 150 bares por lo menos durante el arranque. Para abrir y cerrar los inyectores, es necesario cada vez un impulso de tensión.

Figura 11 Inyector Piezoeléctrico

3.4 Voltaje de trabajo del inyector Para la apertura de los inyectores, el PCM manda una tensión de carga inicial de unos 70 V. Esta tensión es subida en 0,2 milisegundos a 140 V por el elemento piezoeléctrico.

3.5 Corriente de trabajo del inyector La corriente de carga es de 7 A aprox. El aumento de tensión se produce gracias al contacto entre los distintos elementos piezoeléctricos, por lo que estos generan tensión por sí mismos. Durante la fase de carga, el actuador piezoeléctrico se dilata (tensión elástica), y abre la aguja del inyector. Para finalizar el proceso de inyección, es necesario otro impulso de tensión del PCM. El tiempo de descarga del actuador piezoeléctrico condicionado por el tiempo de cierre de la aguja del inyector es 0,2 milisegundos.

Figura 12 Curva de Preinyección e Inyección principal del inyector

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3.6 Sensor FRP Sensor tipo Piezorresistivo. Se encuentra ubicado en el rail su función es transmitir una señal de tensión proporcional a la presión del combustible en el rail. Mediante un voltaje variable de 0 a 5 V. nos indica la presión existente dentro del acumulador.

Figura 13 Circuito del sensor FRP

PIN D1: Alimentación PIN B2: Señal PIN B3: Masa sensor La presión de riel de inyectores puede superar los 1500 bares. Tabla 5 Valores Voltaje vs Presión

Relación Presión

Voltaje

0

0,5 V

50

0,64 V

300

1,3 V

600

2V

1500

4,5 V

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4. SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI DELPHI El sistema de inyección CDRI DELPHI está compuesto por una bomba de alta presión en la cual viene incorporado la bomba de transferencia, es decir no tiene una bomba eléctrica en el tanque, tiene integrada en la bomba una IMV es decir un Válvula Reguladora de Caudal, tiene un riel de alta presión en el cual viene incorporado un sensor que mide la presión en el mismo y los inyectores en el sistema DELPHI vienen codificados.

4.1 ECM Una Unidad de Control controla la inyección y la presión del riel. También puede controlar funciones del motor y del vehículo. Las entradas y salidas principales son: Entradas: 

Temperatura de combustible en la bomba.



Presión de combustible en el riel.



Parámetros del motor (velocidad del motor, tiempo, posición del pedal del acelerador, presión del turbo alimentador, etc.)

Salidas: 

Corriente de accionamiento para la válvula de control del inyector.



Corriente de accionamiento para la válvula de derivación del caudal de entrada.



Calentador del filtro de combustible (opcional). (Reveco, 2014)

Figura 14 Circuito de baja y alta presión

4.2 CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN PARA LÍNEA DE RETORNO El circuito de baja presión para línea de retorno tiene dos funciones principales: 

Recibir el flujo de la línea de retorno de la bomba y desviarla de vuelta hacia el tanque



Recibir el flujo de la línea de retorno del inyector.

Esta función es ayudada por un tubo Venturi para crear un vacío en la línea de retorno.

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4.3 CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN Se utiliza un circuito de alta presión con una bomba HP para comprimir el combustible desde el circuito de baja presión hacia el riel a través de una tubería de alta presión. Un riel para acumular combustible altamente presurizado, conectado a su vez a los inyectores por tuberías de alta presión. Inyectores controlados electrónicamente (uno por cilindro) los cuales aseguran la introducción de la cantidad requerida de combustible en el momento preciso en los cilindros.

4.4 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN Un circuito de baja presión que alimenta al equipo de combustible con combustible filtrado y presurizado.

Figura 15 Bomba de alta presión

Las funciones de la bomba de HP (alta presión) son: 

Generar el nivel de alta presión requerida en el riel.



Medir la cantidad de combustible comprimido en forma precisa según los requerimientos de potencia del motor para satisfacer las demandas de alta presión y de combustible calculadas por el ECM de acuerdo a las necesidades del conductor.

La bomba 'Common Rail' consiste en los siguientes elementos principales:

Figura 16 Partes de la bomba de alta presión

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Funcionamiento: El combustible filtrado es succionado a través del niple de admisión de la bomba HP. Entonces el combustible pasa dentro de la bomba de transferencia la cual sube la presión de admisión a un nivel conocido como presión de transferencia. La presión natural de transferencia es función de la velocidad de la bomba. Una válvula reguladora la cual forma parte del cuerpo mantiene esta presión a un nivel predeterminado (alrededor de 0,6 bar).

El combustible a presión de transferencia también pasa dentro de la válvula de derivación de entrada, la cual controla el caudal de combustible entregado hacia el (los) elemento (s) de bombeo. El combustible que entra al cabezal hidráulico, es comprimido por los pistones y devuelto hacia la tubería de alta presión y luego hacia el riel. La bomba de alta presión, conducida por la cadena de distribución, es una bomba tipo pistón que genera alta presión. Presuriza el combustible hasta un máximo de 1400 bar antes de enviar el combustible hacia el 'common rail'. El combustible comprimido se envía hacia el 'common rail'.

4.5 BOMBA DE BAJA PRESIÓN: La bomba de baja presión forma parte de la bomba de alta presión. Succiona el combustible desde el tanque de combustible y envía el combustible hacia los émbolos de la bomba de alta presión. La cantidad de combustible que se envía es determinada por el ECM a través de la IMV (Válvula de Derivación de Entrada).

El riel es un acumulador de alta presión. El sensor de presión del riel se usa para transmitir hacia el ECM el valor de presión en el riel. Este valor se usa para el cálculo anticipado del caudal y la inyección. Es diferente al sistema Bosch, la presión máxima de funcionamiento es 1.600 bar. El volumen de alta presión recibido desde la bomba HP a través de una línea HP se almacena en el acumulador también llamado riel común. Consiste en un múltiple de distribución que proporciona combustible a la presión de inyección hacia los inyectores a través de las tuberías HP y amortigua las fluctuaciones de presión. Riel

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4.6 EL INYECTOR DELPHI

Figura 17 inyector DELPHI

Función del inyector DELPHI. El inyector del sistema Common Raíl ha sido diseñado para responder a las nuevas normas de descontaminación. Para ello, debe: 

Permitir inyecciones múltiples. (hasta 5 inyecciones por ciclo)



Permitir inyectar cantidades cada vez más pequeñas (0,5mg/cp)



Inyectar a presiones cada vez más elevadas (1800bar)



Tener interacciones hidráulicas débiles entre 2 inyecciones sucesivas



Distribuir de manera homogénea la cantidad inyectada.

Para el reemplazo de un inyector nuevo posee características diferentes de aquéllas del que se seleccionó originalmente para el motor en la línea de producción. Estas características se resumen en el código de 16 caracteres que se muestra en la etiqueta pegada en la parte superior del inyector. Se debe ingresar este código en la memoria del ECM utilizando un scanner automotriz. (Gonzalez, 2010) Principio de funcionamiento del inyector DELPHI Aumento de presión. El aumento de la presión en el inyector se desglosa en varias etapas: a) El carburante en alta presión cruza en primer lugar el cuerpo del porta inyector antes de alimentar la placa separador cruzando estos inyectores en el orden siguiente: 

INO: Alimentación de la cámara de control.



NPO: Alimentación de la galería de carburante de tobera.



SPO: Alimentación de la cámara de la válvula.

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b) El carburante en alta presión llena progresivamente la cámara de la válvula, la cámara de control de la placa separador y las ranuras helicoidales de la aguja En esta fase, las presiones están equilibradas en todo el inyector. Inyector en reposo.

El equilibrio de las presiones mantiene el inyector cerrado es decir en reposo. La válvula permanece cerrada gracias a la geometría idéntica. Al ser iguales las presiones ejercidas en estas dos secciones, la válvula se mantiene en equilibrio.

5. SISTEMA HEUI 5.1 Características

Figura 18 Inyector HEUI

Por sus siglas en inglés, Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI). El sistema de inyector inyección de combustible diésel HEUI funciona extrayendo el combustible del tanque con una bomba de combustible en tándem de alta y baja presión. Al variar la presión del aceite, la inyección se puede controlar de forma independiente de la posición o la velocidad del cigüeñal del motor o del árbol de levas. Una válvula de solenoide accionada por control el flujo de aceite a alta presión que se aplica a la parte superior de un pistón intensificador en el inyector. Esto puede aumentar la presión de inyección de 1250 a 1800 bar o psi 18.000 a 24.000.

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5.2 Componentes sistema de inyección HEUI El sistema utiliza inyectores accionados hidráulicamente y controlados electrónicamente para entregar combustible a cada cilindro. El fluido hidráulico empleado para accionarlos es el aceite del motor. El aceite es suministrado a través de conductos situados en la tapa delantera hacia el depósito, el depósito mantiene disponible un suministro constante de aceite a la bomba hidráulica de alta presión instalada en la distribución. Esta bomba es de plato oscilante e impulsado por engranajes. El aceite a alta presión es entregado por la bomba al múltiple de suministro y luego dentro de conductos en la culata. Cuando un inyector es energizado, un solenoide electrónico instalado en el inyector abre una válvula de vástago, permitiendo que el aceite a presión fluya hacia dentro del inyector y que actúe sobre el pistón amplificador. Cuando el solenoide es des energizado, la presión en la parte superior del pistón amplificador es descargada por la válvula de vástago a través de retorno en la parte superior del inyector. El sistema de Inyección HEUI, está constituido por los siguientes componentes: 

Circuito de combustible (baja presión)



Circuito de accionamiento del Inyector (alta presión).



Circuito electrónico.

El combustible circula a través de la bomba a baja presión en una combinación de filtro de combustible, separador de agua, la taza del calentador y luego de vuelta a través del lado de alta presión de la bomba y de ahí a las galerías de combustible a en la culata, hasta las unidades de inyección.

5.3 Sistema de Inyección HEUI Caterpillar Entre los componentes del sistema de combustible HEUI existen varios elementos similares al sistema EUI. Sin embargo, en el sistema HEUI, los inyectores no son movidos por un eje de levas. Los siete componentes principales del sistema HEUI son: 



Grupo bomba del sistema hidráulico la cual contiene: -

Bomba de alta presión (HEUI)

-

Válvula de control de la bomba

-

Bomba de transferencia de combustible

ECM 23



Control del acelerador



Sensor velocidad / Sincronización



Inyectores



Sensor de Temperatura



Sensor de Presión

5.4 Función del sistema de baja presión 

Suministra el combustible necesario para el funcionamiento del sistema de inyección.



Purifica el combustible.

Figura 19 Componentes del sistema de baja presión HEUI

Sistema de accionamiento del inyector HEUI



Suministra aceite a alta presión para accionar los inyectores.



Controla la presión de inyección por medio del cambio de la presión de aceite.

5.5 Ventilación de fugas internas Durante el ciclo normal de inyección, el aceite a presión sobre el pistón de aceite puede subir hasta 22800 kPa (3300 psi). Un sello en el pistón de aceite minimiza las filtraciones de aceite hacia la cámara de combustible. Una cantidad infima de aceite es necesaria para lubricar el pistón de aceite. Este aceite puede mantenerse momentáneamente bajo el pistón.

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También una cantidad menor de combustible puede filtrar entre el plunger y el barrel. Este combus-permanecera momentáneamente en la cavidad bajo el pistón de aceite. Si el fluido acumulado bajo el pistón de aceite no es desalojado, se puede producir un bloqueo hidráulico. Como el pistón se mueve hacia abajo, el combustible es desalojado pasando por la bola del barrel al circuito de admisión de combustible. La bola se mantiene cerrada durante el resto del circuito. 5.6 Comprobación de válvula del inyector La Fuel Inlet Check Valve permite que el combustible a baja presión llene el barrel bajo el plunger, pero se cierra cuando el plunger se mueve hacia abajo y la presión sube. La Venting Check Valve permite desalojar el fluido bajo el pistón de aceite. La Reverse Flow Check Valve previene que gases de la combustión pasen hacia el inyector a través de la aguja de inyección. La Nozzle Check Valve controla la presión de salida de inyección previniendo que pase combustible por los orificios del inyector hasta que haya suficiente presión para sacar la válvula de su asiento y producir la inyección.

5.7 Unidad de control electrónico HEUI El componente principal en el sistema HEUI, es el Módulo de Control Electrónico, montado encima de la tapa delantera derecha de válvulas. El ECM es el "corazón" del motor. El ECM gobierna el motor, determina el tiempo y limita el combustible. Lee la información de los sensores y se lo comunica al sistema de instrumentos por el conector de datos Data Link. Los inyectores son controlados por el módulo que controla la duración de los pulsos de inyección de combustible, el aceite de una bomba de alta presión acciona hidráulicamente los inyectores. El ECM controla el regulador de presión. El control de la presión deseada es una función variable modulada de la estrategia de control del motor ECM. El sensor de la presión de control de inyección está instalado en el múltiple de suministro y provee la señal de retroalimentación para el sistema de control tipo bucle o circuito cerrado.

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Figura 20 Comportamiento eléctrico y presión de inyección

5.8 Ubicación de los sensores El Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante de motor (flecha) se localiza en la frente de la culata derecha de los cilindros. Esta señal la utiliza el ECM para el control de varias funciones. Los sistemas o los circuitos siguientes utilizan la señal del Sensor de Temperatura: El Sistema de Monitoreo de la Información Vital (VIMS), Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) transmitido por el conector de enlace de datos Caterpillar (Cat Data Link) El sensor de Velocidad primario se localiza cerca del ECM. Estos sensores son utilizados para calcular la velocidad del motor y posición del Cigüeñal para propósitos de Tiempo. Ranura de identificación, Advierta las ranuras del mismo tamaño, son de igual medida 50/50 mostrado en la rueda. Las otras 23 ranuras son 80/20 en tamaño relativo. El diente del tamaño 50/50, la ranura es usada por el ECM como un punto de referencia para determinar la posición del motor para tiempo de inyección (completamente explicado luego en la presentación). El ECM a través del sensor de Velocidad/Tiempo puede identificar el Cilindro n°1 ya este diente crea una señal diferente que los otros dientes indicando una posición determinada.

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6 SISTEMA CRDI EUI 6.1 Características principales (Serrano, 2002) Los sistemas de inyección diésel E.U.I., están formados por un conjunto de inyectores bomba, ubicados en la culata del motor, estos son accionados por un mecanismo de balancín, impulsado por el eje de levas del motor, que se puede encontrar en el block o sobre la culata del motor. El sistema E.U.I., está constituido por dos circuitos: el de combustible y el de inyección.

6.2 Componentes 1. Tanque de combustible 2. Filtro primario 3. Bomba de transferencia 4. Filtro secundario 5. Suministro de combustible 6. Leva 7. Balancín 8. Solenoide 9. Válvula de descarga.

6.3 Funcionamiento. El circuito de suministro de combustible usa una bomba de transferencia de caudal fijo para transferir el combustible desde el tanque hacia los inyectores, pasando por los conductos del ECM, esto enfría el módulo. El sensor de velocidad/sincronización del motor detecta la señal, para detectar la posición del cigüeñal y la velocidad del motor, esta información y otros datos permiten al ECM enviar una señal a los solenoides de los inyectores. El solenoide del inyector de combustible se activa para empezar la inyección de combustibles y se desactiva para terminar la inyección.

Figura 21 Sistema de operación EUI

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6.4 Mecanismo de funcionamiento del inyector EUI Componentes. 1. Ajuste de la tuerca 2. Montaje del brazo del eje de balancín 3. Electrónico inyector de combustible 4. Varillas 5. Culata 6. Árbol de levas 7. Taques.

6.5 Funcionamiento. El mecanismo inyector de combustible proporciona la fuerza hacia abajo que se requiere para presurizar el combustible en la bomba de inyección de combustible. El accionamiento mecánico electrónico de combustible del inyector (3) permite que el combustible sea inyectado en la cámara de combustión. La fuerza se transmite desde el lóbulo inyector de combustible del árbol de levas (6) a través del elevador (7) a la varilla de empuje (4). Desde la varilla de empuje (4), la fuerza se transmite a través del conjunto basculante (2) y a la parte superior de la bomba de inyección, la tuerca de ajuste (1) permite el ajuste del látigo inyector.

Figura 22 Mecanismo de funcionamiento del Inyector EUI

Inyector de combustible EUI Componentes. 1. El émbolo 2. Cámara de bombeo 3. Pasaje de alta presión de combustible 28

4. Cartucho de válvula 5. Baja presión de paso de combustible 6. Válvula de aguja 7. Válvula de cámara.

6.6 Electroválvula del inyector. Las electroválvulas son dispositivos electrónicos que funcionan según el principio de que cuando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magnético que mueve un carrete interno, permitiendo el paso del fluido, la señal del ECM controla la apertura y cierre de la válvula de solenoide. Funciona con alimentación de 115 voltios.

Figura 23 Válvula solenoide del Inyector de combustible EUI

La dosificación de preinyección empieza por el émbolo del inyector y el levanta válvulas del inyector en la parte superior de la carrera de inyección de combustible. Cuando la cavidad del émbolo está llena de combustible, la válvula de contrapunta está en posición abierta y la válvula de retención de la boquilla está en posición abierta.

6.6.1 Etapa de inyección. El ECM envía una corriente al solenoide en la válvula de cartucho, cuando se energiza el solenoide, el conjunto de inducido levanta la válvula de contrapunta de modo que hace contacto con el asiento. Esta es la posición cerrada. Una vez que la válvula de contrapunta se cierra, se bloquea el camino para el combustible que sale de la cavidad del émbolo. El émbolo continúa empujando combustible de la cavidad del émbolo y la presión de combustible aumenta. Cuando la presión de combustible alcanza aproximadamente

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34.500 KPa (5000Psi), la fuerza del combustible a alta presión supera la fuerza del resorte. Esto retiene la válvula de retención de la boquilla en la posición cerrada. La válvula de retención de la boquilla se mueve del asiento de la boquilla y el combustible fluye, saliendo por la punta del inyector. Éste es el comienzo de la inyección.

6.6.2. Etapa final de la inyección. La inyección es continua mientras el émbolo del inyector se mueve en un movimiento descendente y el solenoide energizado mantiene cerrada la válvula de contrapunta. Cuando la presión de inyección ya no se requiere, el ECM detiene el flujo de corriente eléctrica al solenoide, y la válvula de contrapunta se abre. El resorte del inyector de combustible y la presión de combustible abren la válvula de contrapunta. El combustible a alta presión puede fluir ahora alrededor de la válvula de contrapunta abierta y llegar al conducto de suministro de combustible. Cuando la presión de inyección baja aproximadamente 24.000 KPA (3500Psi), la válvula de retención de la boquilla se cierra y la inyección se para. Éste es el final de la inyección.

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