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SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Principio de funcionamiento del Inyector-bomba Sistema UIS

Introducción Se va analizar el comportamiento de un sistema de inyección diesel. El sistema en concreto se denomina "unidad bomba-inyector" (Unit Inyector System - UIS) y tiene la misión de inyectar el combustible, durante toda su vida útil, en el cilindro del motor en el momento determinado por la Unidad de Mando (EMS) en una cantidad exacta y a la presión necesaria. La técnica inyección diesel es una tecnología refinada que ha permitido equiparar en prestaciones el diesel con los tradicionales motores de gasolina. Solamente ver las cifras del régimen de funcionamiento de estos sistemas ya nos dan una idea del alto grado de precisión necesaria: En la cámara de combustión de un cilindro hay una presión de 2000 bares, la duración de la inyección es de 1 a 2 milisegundos y los caudales de inyección están entre 1 y 50 mm3, es decir, aproximadamente 12 gotas que han de atravesar en 2 milisegundos un orificio de 0,25 mm2 de sección a la velocidad de 2000 km/h. Y esto más de mil millones de veces en toda su vida útil. Todo gracias a los nuevos procesos de micro mecanizado y el empleo de nuevos materiales. Tras esta introducción se realizará una descripción más detallada del sistema, explicando sus componentes y su funcionamiento, además de encuadrarlo en el esquema general de control de un motor diesel.

Descripción del sistema Los sistemas de inyección Unit Injector System - UIS (Sistema bomba-inyector) son hoy en día los sistemas que permiten alcanzar las mayores presiones de inyección. El sistema bomba-inyector de Bosch, se incorporó en el vehículo con una nueva generación de motores diesel de inyección directa, que dan altas prestaciones (por ejemplo, motores con una cilindrada de 12.8 dm3 que alcanzan potencias de 400 à 520 CV) así como mantener bajo consumo de combustible y una reducción en las emisiones contaminantes.

Sus ventajas con respecto a otros dispositivos de inyección son:

-Alta presión de inyección hasta 2000 bar. -Comienzo de inyección variable. (de 250 a 2000 bar) -La posibilidad de una inyección previa. (Pre-inyecciòn)

Los sistemas UIS, son elementos que controlan el tiempo de inyección a través de dos electroválvulas que tienen integradas. El momento de activación de la electroválvula determina el comienzo de la inyección así como el tiempo durante el cual esta activada la electroválvula determina el caudal de inyección. El momento y la duración de la activación son determinados

por la unidad de mando de acuerdo con los patrones que tenga programados en su memoria y teniendo en cuenta el estado de servicio actual del motor a través de los diferentes sensores. La unidad de mando (EMS) cuenta con una serie de sensores que le informan las condiciones de funcionamiento del motor. Condicionan su funcionamiento: -El ángulo del cigüeñal. -El nùmero de revoluciones del árbol de levas. -La posición del pedal del acelerador. -La presión de sobrealimentación. -La temperatura del aire de admisión, del líquido refrigerante y del combustible. -La velocidad del vehìculo. Las funciones básicas del sistema, están dedicadas en controlar la inyección de combustible en los cilindros del motor en el momento adecuado, la cantidad exacta y con la mayor presión posible, asegurando así el buen funcionamiento del motor con máximas prestaciones, minino consumo, menos emisiones de gases nocivas y comportamiento silencioso.

Las partes principales de la unidad bomba-inyector son:

A: SECCION BOMBA

B: SECCION VALVULAS

C:

SECCION INYECTOR

UNIDAD DE INYECCION E3 1 Válvula de presión; 2 Selenoide de presión; 3 Selenoide de control de la aguja; 4 Válvula de control de la aguja; 5 Pistón de control de la aguja; 6 Aguja del inyector; 7 Conexión eléctrica. La nueva versión de la unidad inyección E3, tiene la misma apariencia y el mismo tipo de armado que la versión anterior E1. También funciona de la misma manera que la E1, en lo que se refiere a la inyección del combustible (volumen y sincronismo de inyección), con una válvula de presión (1) y un selenoide de presión (2). Con el fin de reducir el nivel de humo y partículas en el escape, el inyector E3, está equipado con una válvula de control de la aguja (4), y además es controlada por un selenoide de control de la aguja (3). La válvula de control de la aguja (4) y el selenoide de control de la aguja (3), hacen posible retener la aguja del inyector (6), aplicando una alta presión del combustible en el pistón de control de la aguja (5).

De este modo, la presión de apertura del inyector puede variar para dar la mejor combinación de revoluciones y carga del motor y así permitir la mejoría en el consumo de combustible y reducción del nivel de emisiones de escape. La presión de apertura del inyector E3, varía entre 250 y 2000 bar, comparado con la versión anterior E1, que tenia la presión de apertura fija de 300 bar El código de calibrado de la unidad inyectora y el número de parte se encuentra en la conexión eléctrica.

UNIDAD DE INYECCION - Etapa de llenado 1 Válvula de presión; 2 Selenoide de presión; 3 Selenoide de control de la aguja; 5 Pistón de control de la aguja. Durante la etapa de llenado (pistón de la bomba, asciende) los selenoides de presión y control de la aguja (2 y 3) están desactivadas, lo que mantiene la válvula de presión (1), abierta y la válvula de control de la aguja (5), cerrada. Aunque la bomba esté funcionando, no se genera presión, pués el combustible solamente circula a través de la válvula de presión, pasando del canal de combustible de la culata del motor

UNIDAD DE INYECCION – Etapa de presurizado 1 Válvula de presión; 2 Selenoide de presión; 3 Selenoide de control de la aguja; 4 Válvula de control de la aguja; 5 Pistón de control de la aguja; 6 Aguja del inyector; 7 Canal de alta presión; 8 Pre-cámara del inyector. La etapa de presurizado empieza cuando gira el eje de levas para la posición en que la leva comienza a presionar el pistón de la bomba hacia abajo. Él selenoide de presión (2) es activada y la válvula de presión (1) se cierra. Esto genera una alta presión en el canal de alta presión del inyector (7). Como la válvula de control de la aguja (4) está todavía cerrada, se desarrolla una presión hidráulica en la pre-cámara (8) y hace que el pistón de control de la aguja (5), mantenga la aguja del inyector (6), cerrada. En esta etapa no ocurre ninguna inyección del combustible.

UNIDAD DE INYECCION – Etapa de inyección 1 Válvula de presión; 2 Selenoide de presión; 3 Selenoide de control de la aguja; 4 Válvula de control de la aguja; 5 Pistón de control de la aguja; 6 Aguja del inyector; 7 Canal de alta presión; 8 Pre-cámara del inyector. El selenoide de presión (2), ya ha sido activado durante la etapa de presurización, lo que mantiene la válvula de presión (1), cerrada y hace que la presión hidráulica en la pre-cámara (8) mantenga el pistón de control de la aguja (5) presionada, por tanto mantiene la aguja del inyector (6), cerrada. La unidad de mando del motor (EMS) usa las informaciones de los sensores del motor a través de los data link J1939, para calcular la presión en la que deberá abrirse. Cuando se alcanza la presión predeterminada, ocurre el siguiente proceso:

El selenoide de control de la aguja (3) también es activada y libera la presión hidráulica de la pre-cámara (8), saliendo el combustible por el canal de baja presión, el pistón de control de la aguja (5) es alzado por la aguja del inyector (6) y genera la inyección del combustible. De este modo, es posible lograr una presión de apertura que puede variar entre 250 y 2000 bar.

UNIDAD DE INYECCION – Etapa de despresurización 1 Válvula de presión; 2 Selenoide de presión; 3 Selenoide de control de la aguja; 4 Válvula de control de la aguja; 5 Pistón de control de la aguja; 6 Aguja del inyector; 7 Canal de alta presión; 8 Pre-cámara del inyector. La etapa de despresurización empieza cuando la unidad de mando (EMS) decide que el motor ha recibido el volumen suficiente de combustible y corta el abastecimiento de energía para los selenoides de presión y control de la aguja (2 y 3). Cuando el selenoide de control de la aguja (3) es desactivada el canal de retorno de la válvula de control de la aguja se cierra, haciendo que la aguja del inyector (6) se cierre.

Al mismo tiempo, el selenoide de presión (2) es

desactivada, haciendo que la válvula de presión se abra permitiendo que el combustible fluya de vuelta para el canal de combustible de baja presión. El inyector regresa a la etapa de llenado.

Diagrama del momento de la inyecciòn del combustible Selenoide de presiòn Selenoide de control de la aguja