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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ

MATERIA: INYECCIÓN A GASOLINA INVESTIGACIÓN TEMA: CONSTITUCIÓN Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

ESTUDIANTES:  JOSÉ LUIS AUQUILLA OCAMPO  CHRISTIAN MANTILLACHRISTIAN M

DOCENTE: ING. RAFAEL WILMER CONTRERAS URGILES

SEPTIEMBRE 07/09/2013 CUENCA - ECUADOR

Introducción Todo motor de combustión interna funciona aprovechando la deflagración producida por la combustión de un gas, en este caso el gas derivado de mezclar aire y gasolina. Debido a que el vehículo en su desplazamiento se encuentra sometido a diferentes estados de servicio, el sistema de alimentación que se incorpora al motor debe ser capaz de suministrar la mezcla en las condiciones adecuadas para cada uno de los servicios requeridos. Tradicionalmente los motores de explosión de han alimentado de gasolina aplicando un sistema llamado carburador, hasta la introducción de la electrónica en la gestión del motor a partir de los años 80, y de las sucesivas normas anticontaminantes que limitan a valores cada vez más bajos, la cantidad de sustancias nocivas emitidas por los gases de escape. Esto ha hecho que los sistemas de alimentación electrónicos se vallan implantando progresivamente, de tal forma, que desde hace años, el carburador ha sido totalmente sustituido por el sistema de inyección. Sistemas de Alimentación El sistema de alimentación de un automóvil comprende los órganos destinados a llevar la mezcla de aire y combustible hasta los cilindros. El aire se toma del exterior y el combustible de un depósito alejado del motor. 

Función de la alimentación de combustible

Tiene la función de alimentar suficientemente el carburador o el equipo de inyección en todos los estados de funcionamiento del motor. 

Componentes del sistema de alimentación de combustible

 Deposito  Bomba de combustible  Filtro de combustible  Filtro externo  Tubería de envió de combustible  Inyector sobre la rampa

 Regulador de presión  Tubería de retorno

Depósito de Combustible Los depósitos de gasolina se instalan lo más lejos posible del motor: evitando así posibles incendios y se puede instalar el depósito a un nivel más bajo. Estos están divididos en su interior para evitar el desplazamiento de carburante cuando el coche toma una curva o frena; está recubierto con una pintura que evita la corrosión. Normalmente son metálicos y su capacidad varía entre los 18 y 100 lts. Además algunos cuentan con un depósito de reserva. Es preciso que el aire pueda entrar en el depósito al tiempo que se consume la gasolina con objeto de evitar formación de vacío.

El depósito está diseñado con algunas divisiones interiores, las cuales evitan las “olas” y la generación de una corriente estática. También se ha diseñado un depósito pequeño interior, dentro del cual está alojada la misma bomba, el cual, en conjunto con las divisiones, evita que la bomba pueda succionar aire hasta en condiciones extremas, como en el caso de nivel muy bajo. Otra particularidad que posee un depósito de las nuevas generaciones es que se ha cambiado el material de su construcción y ahora se lo diseña de materiales plásticos, evitando la corrosión que se producía en los anteriores metálicos. También se ha pensado en la seguridad, instalando válvulas de presión máxima y válvulas “anti-vuelco”, para que el combustible no se derrame inclusive en condiciones muy severas.

Electrobomba de combustible Instalada dentro del conjunto bomba de combustible, también aspira el combustible del tanque y lo envía a las válvulas de inyección. Su vida útil depende principalmente de la calidad y limpieza del combustible. Importante: Siempre que se cambie la bomba, se recomienda cambiar el pre filtro y limpiar el tanque

Características: •Alimentación mediante 12 V. Consumo aproximado entre 5 y 6 amperios. •Tipo de bomba volumétrica de rodillos, con válvula anti retorno y limitadora de presión. •Caudal de unos 1.5 litros/minuto

Como la bomba adquiere una temperatura bastante alta durante su funcionamiento, se la ha diseñado para que esté inmersa en el mismo depósito, con lo cual el mismo combustible se encarga de enfriarla y lubricarla. No se presentan riesgos de explosión, puesto que en el tanque no están dadas las condiciones de combustión (ausencia de oxígeno y compresión). También se ha utilizado este procedimiento, ya que la bomba, al no tener mucha fuerza para succionar el combustible, necesita estar alojada lo más cercana al depósito y en el nivel inferior de este.

No es más que un motor eléctrico de imanes permanentes de gran potencia, el cual impulsa a una bomba de rodillos o de paletas. La bomba de rodillos es la más utilizada, especialmente en bombas en donde se requiere alimentar con una gran presión

La bomba de combustible posee dos válvulas. La primera es una válvula de seguridad de sobre presión o presión máxima de trabajo y la segunda es una válvula de una sola vía (válvula check), la cual se encarga de evitar el retorno del combustible del sistema hacia el depósito a través de la misma bomba.

La válvula de presión máxima está diseñada para que se abra en caso de obstrucción del filtro o del conducto de presión, así como de defectos en el regulador de presión o del mismo sistema, abriendo un conducto de presión hacia la cámara de succión, manteniéndose el combustible circulando entre las dos cámaras y evitando entregar una presión mayor a la establecida como límite de seguridad. Toda bomba de combustible de un sistema de inyección que está sobredimensionada, ya que la cantidad y la presión que necesitan los inyectores será siempre menor al que puede

entregar la bomba. Se la ha diseñado de esta forma, ya que se trata de mantener una presión estable en el sistema, así como un caudal suficiente de entrega, para que los inyectores puedan enviar a los cilindros la cantidad necesaria sin restricciones, aún en casos extremos de aceleración, de taponamiento de los filtros, y hasta una mala alimentación de tensión eléctrica a la bomba. Generalmente se han diseñado bombas de combustible para que tengan una vida útil igual que la de un vehículo, razón por la cual generalmente está sellada, sin oportunidad de reparación.

La bomba de combustible es accionada por relé, el cual es comandado por la computadora. Se puede encontrar bombas para: •

Sistemas de combustible de baja presión: 9 a 15 PSI

•

Sistemas de combustible de alta presión: 30 a 50 PSI y algunos con presiones de 65 a 70 PSI

Bomba de combustible de alta presión Accionamiento El eje de accionamiento de la bomba de combustible de alta presión es impulsado por el árbol de levas de admisión (5). En el eje de accionamiento (4) hay una leva excéntrica (3), que soporta un anillo de leva. Al girar el eje de accionamiento, la leva excéntrica con el anillo de leva establece los movimientos de ascenso y descenso del émbolo de la bomba. •

Durante el movimiento descendente se aspira el combustible del sistema de baja presión.

•

Durante el movimiento ascendente se bombea el combustible hacia la rampa de inyección.

Filtro de combustible La gasolina que entra en el depósito suele contener algo de polvo y humedad, por eso se instala un filtro de tipo basto que impide el paso de las partículas más gruesas y gotas de agua a los conductos. Por regla general la bomba de gasolina dispone de uno parecido. El carburador suele estar provisto de un filtro de malla metálica muy fina colocado en la entrada de la cuba.

Su función es proteger a los inyectores y al regulador de presión, de impurezas existentes en el combustible (2 a 3 micras)

Está diseñado de papel micro poroso de alta calidad con impregnación especial, para ayudar a retener impurezas y humedad.

Es importante respetar el sentido de flujo del combustible Los períodos de cambio los indica el fabricante, pero hay que tener en cuenta la calidad del filtro y del combustible que se utilice. Algunos filtros tienen internamente un filtro fusible, que da paso de combustible en caso de alta presión, ocasionada por fallas en el sistema, evitando la explosión del mismo. Los acoples del filtro varían de fabricante a fabricante

Pre filtro • Todos los vehículos utilizan el pre-filtro antes de la bomba. • Su función es retener las impurezas contenidas en el combustible, protegiendo los componentes internos de la bomba. • El pre filtro está instalado en el tubo de entrada de combustible a la bomba • No reemplazarlo significa: - Riesgo de quemar la bomba - Disminución del volumen de combustible, lo que afecta el rendimiento del motor.

• En los vehículos que la bomba está dentro del tanque, el pre filtro está instalado en el tubo de entrada de combustible. • En vehículos que la bomba está fuera del tanque, el pre filtro está instalado dentro del tanque, en el tubo de aspiración.

Tuberías de combustible Para trasportar el combustible desde el depósito hasta el carburador o sistema de inyección es necesario disponer de tubería.

La tubería de combustible debe estar diseñada de forma que se adapten a los retorcimientos del vehículo y a los movimientos del motor.

Como tuberías se emplean tubos de acero, cobre, plástico, también mangueras de caucho especiales, todos de difícil combustión y resistentes al combustible. Las tuberías de combustible deben tenderse de forma que estén protegidas contra daños mecánicos.

Tubería de combustible Tri capa  Características Ecológica (tipo E norma ISO 1307, DIN 73379 y F-902168) para combustible en automóviles, motocicletas y náutica. Presión máxima de rotura 20 bares. Temperatura de trabajo desde -30ºC hasta +115ºC.

 Características de fabricación 1.- Una primera capa interior de caucho NBR (muy resistente a los carburantes). 2.- Un refuerzo trenzado helicoidal de poliamida. 3.- Una cubiertas exterior de caucho CR resistente al calor, al ozono, a la intemperie al desgaste. 4.- Anagrama verde correspondiente a producto ecológico.

Tubo distribuidor • Llamado también rampa o riel de inyectores. • Tiene como finalidad distribuir el combustible en todos los inyectores, sin variaciones de presión. • Los inyectores al abrirse y al cerrarse crean fluctuaciones de presión. • El riel sirve como acumulador de presión debido a que su volumen es muy grande a comparación del volumen inyectado. • El riel facilita el montaje y desmontaje de los inyectores. También en él va montado el regulador de presión en sistemas con retorno • Puede ser construido de materiales plásticos o metálicos.

Regulador de presión • Es el elemento encargado de mantener la presión estable en la rampa de inyectores. • Si la presión fuera variable o inestable, para una señal en tiempo de inyección generada por la computadora, el caudal inyectado sería también inestable, lo que ocasionaría una incorrecta mezcla aire combustible • Si existe una mezcla mal lograda, automáticamente la combustión y la potencia del motor disminuirán notablemente, generando además una contaminación mayor • El regulador ayuda a mantener la presión residual en el sistema Sistemas de combustible con retorno: • En un sistema de combustible con retorno, el regulador está montado sobre el riel de inyectores • Comunica el combustible del riel de inyectores con la línea de retorno hacia el depósito

• El regulador es comandado por el vacío del múltiple de admisión. • El regulador está conformado de dos cámaras, separadas por un muelle calibrado. • En la primera cámara existe un conducto de entrada del combustible y un conducto de salida o retorno, el cual está taponado por una válvula de asiento plano, la misma que es presionada por el muelle que empuja al diafragma. • Cuando la presión de alimentación de la bomba ha llenado a esta cámara, la presión empieza a aumentar, hasta lograr vencer la tensión del muelle calibrado, empujando al diafragma y abriéndose la válvula de salida, con lo cual el combustible retorna al depósito. • En la segunda cámara, es decir en la cual está alojado el muelle calibrado, existe un tubo, el cual está conectado al vacío del múltiple de admisión. • Cuando la depresión en el múltiple se produce, el vacío atrae al diafragma, disminuyendo la tensión del muelle, bajando automáticamente la presión de combustible del sistema; cuando se pierde la depresión o el vacío en el múltiple, la tensión del muelle vuelve a su valor nominal, aumentando la presión a su valor anterior, ya que se está dificultando el retorno.

Sistemas de combustible sin retorno: • El sistema tiene el mismo objetivo, pero el regulador está ubicado como se muestra en la figura sobre la misma tubería de alimentación (no existe tubería de retorno), derivando una cantidad de combustible hacia el depósito para regular la presión en todo momento.

• Este sistema tiene la ventaja de que el combustible que circula no eleva la temperatura del que está en el depósito ya que no circula por la rampa de inyectores.

Atenuador de pulsaciones • En algunos sistemas se coloca en la rampa de inyectores (por lo general en un extremo) un “atenuador de pulsaciones”, que tiene como misión amortiguar las pulsaciones que se producen en el fluido dentro de la rampa de inyectores. • También puede estar ubicado a la salida de la bomba.

Inyectores

• Los sistemas de inyección utilizan una válvula de inyección que pulveriza el combustible antes de la válvula de admisión del motor, para que el combustible pulverizado se mezcle con el aire, produciendo la mezcla que resultará en la combustión. • Las válvulas de inyección son comandadas electromagnéticamente, abriendo y cerrando por medio de impulsos eléctricos provenientes de la unidad de control. • El tiempo que permanecen abiertos se conoce como ancho de pulso y está entre 1,5 a 2 milisegundos. • Para obtener la perfecta distribución del combustible, sin pérdidas por condensación, se debe evitar que el chorro de combustible toque en las paredes internas de la admisión. • Por lo tanto, el ángulo de inyección de combustible difiere de motor para motor, como también la cantidad de orificios de la válvula. • Para cada tipo de motor existe un tipo de válvula de inyección. • Se puede encontrar inyectores de bola, usados en sistemas mono punto

• También existen inyectores de aguja, usados para sistemas multipunto, y son de alimentación superior.

• La forma varía según el fabricante:

• Dependiendo del diseño de la salida de combustible, se conseguirá diferentes formas del chorro de inyección

Inyector de Arranque en frio

Dependiendo del tipo de válvula; desde el terminal 50 de la llave de contacto, se inyecta combustible adicional en el múltiple de admisión, en la fase de arranque, en bajas temperaturas y por un determinado tiempo. Al arrancar un motor en frío, se producen perdidas de combustible, por condensación de la mezcla aspirada, por este motivo se

inyecta combustible adicional, en la admisión, en la fase de arranque y motor frío. Este inyector, también llamado “quinto inyector” está colocado en un lugar estratégico del múltiple, para que la corriente de aire se encargue de distribuirlo a todos los cilindros.

El interruptor térmico temporizado cierra el circuito de corriente del inyector de arranque en frio dependiendo de la temperatura del motor y del tiempo de arranque. Al arrancar el motor cuando su temperatura es inferior a los 30°C aproximadamente, el contacto bimetal está cerrado, por tanto el inyector de arranque en frio queda conectado a masa por medio de dicho interruptor térmico, en cuyo caso el inyector inyecta combustible

Simultáneamente, un bobinado calefactor es alimentado a través del borne 50, con lo cual el contacto bimetal se abre después de un cierto tiempo (de 8 a 9 segundos). De esta forma, el inyector se cierra aunque se continúe con el motor de arranque.

Ventajas del sistema de inyección:

Disminución del consumo de combustible - Con la utilización de carburadores, en los colectores de admisión se producen mezclas desiguales de aire/gasolina para cada cilindro. - La necesidad de formar una mezcla que alimente suficientemente incluso al cilindro más desfavorecido obliga, en general, a dosificar una cantidad de combustible demasiado elevada. - La consecuencia de esto es un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros. - Al asignar un inyector a cada cilindro, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga se asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada. Mayor potencia - La supresión del carburador permite una mejor entrada de aire - La utilización de los sistemas de inyección permite optimizar el diseño de los colectores de admisión en cuanto a su forma y dimensiones - La tasa de llenado de los cilindros es más grande, existe un aumento en el rendimiento volumétrico - El resultado se traduce en una mayor potencia específica y un aumento del par motor. - Existe una pulverización de combustible más fina que con un carburador, por lo tanto la combustión es más homogénea y más completa Gases de escape menos contaminantes - La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporción aire/gasolina. - Para reducir la emisión de contaminantes es necesario preparar una mezcla de una determinada proporción. - Los sistemas de inyección permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible respecto a la cantidad de aire que entra en el motor. - El sistema de inyección trabaja de tal manera que se cumplan las normativas legales en lo relaciona a emisiones contaminantes Automaticidad de funcionamiento a bajas temperaturas

- Mediante la exacta dosificación del combustible en función de la temperatura del motor y del régimen de arranque, se consiguen tiempos de arranque más breves y una aceleración más rápida y segura desde el ralentí. - En la fase de calentamiento se realizan los ajustes necesarios para una marcha redonda del motor y una buena admisión de gas sin tirones, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue mediante la adaptación exacta del caudal de éste. Mejor adaptación del motor - A diferentes fases de funcionamiento como ralentí, aceleraciones, etc. - Hay una mayor rapidez de la respuesta del sistema y se mejora el desempeño del motor Freno motor - Con un sistema de inyección electrónico se puede utilizar el motor como un medio para detener el vehículo, es decir como un freno. - El sistema es capaz de cortar el suministro de combustible hacia los inyectores, de esta manera el motor no proporciona energía mecánica sino que empieza a absorberla.

Bibliografía     

http://jimpalomares.com/Libros/Libros%20y%20articulos%20cientificos%20y%20t ecnoligicos/Libros/2.-Motores%20de%20Combustion%20Interna%20I.pdf http://www.boschecuador.com/assets/tecnova/Bombas%20de%20gasolina%20y% 20prefiltros.pdf http://www.slideshare.net/maeiv2010/sistemas-de-alimentacin-de-combustible TÉCNICO EN MECÁNICA Y ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ, Jesús rueda Santander, Segunda Edición, 2010. SISTEMAS AUXILIARES DEL MOTOR, José Pardiñas Alvite.