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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR “CENTRAL TÉCNICO”
“NIVEL TECNOLÓGICO”NOMBRE: DIEGO CABASCANGO NIVEL: 6º “A”
SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL
SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL
• El sistema de inyección Common Rail es un
sistema de inyección a alta presión para
motores diesel.
También se le da el nombre de sistema de
inyección con acumulador.
• El término Common Rail significa conducto
común y simboliza un acumulador de
combustible a alta presión, compartido para
todos los inyectores.
• La generación de la presión y la inyección del
combustible son módulos separados en el
sistema de inyección Common Rail.
HISTORIA DEL SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL
• historia Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilística es la primera en aplicar este sistema de alimentación en los motores diesel de inyección directa. Desde 1986 cuando apareció el Croma TDI, primer automóvil diesel de inyección directa del mundo. Se daba el primer paso hacia este tipo de motores de gasóleo que tenían una mayor eficacia de combustión. Gracias a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes, los automóviles diesel podían garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultáneamente.
HISTORIA• El ruido excesivo del propulsor a bajos regímenes de giro y en los "transitorios".
Y es aquí donde comienza la historia del Unijet o mejor dicho, el estudio de un sistema de inyección directa más evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustión. Esta búsqueda llevará algunos años más tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo.
• Para resolver el problema, solamente existían dos posibilidades: conformarse con una acción pasiva y aislar después el motor para impedir la propagación de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyección capaz de reducir el ruido de combustión.
• Decididos por esta segunda opción, los técnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la búsqueda del principio del "Common-Rail", descartando después de análisis cuidadosos otros esquemas de la inyección a alta presión.
• Para resolver el problema, solamente existían dos posibilidades: conformarse
con una acción pasiva y aislar después el motor para impedir la propagación de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyección capaz de reducir el ruido de combustión.
• Decididos por esta segunda opción, los técnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la búsqueda del principio del "Common-Rail", descartando
después de análisis cuidadosos otros esquemas de la inyección a alta presión.
FUNCIONES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL
• Funciones El sistema de inyección de acumulador "Common Rail" ofrece una flexibilidad destacadamente mayor para la adaptación del sistema de inyección al funcionamiento motor, en comparación con los sistemas propulsados por levas (bombas rotativas). Esto es debido a que están separadas la generación de presión y la inyección. La presión de inyección se genera independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección.
• El combustible para la inyección esta a disposición en el acumulador de combustible de alta presión "Rail".
• El conductor preestablece el caudal de inyección, la unidad de control electrónica (UCE) calcula a partir de campos característicos programados, el momento de inyección y la presión de inyección, y el inyector (unidad de inyección) realiza las funciones en cada cilindro del motor, a través de una electroválvula controlada.
Partes del sistema de inyección common rail
• La instalación de un sistema "Common Rail" consta: - unidad de control (UCE), - sensor de revoluciones del cigüeñal, - sensor de revoluciones del árbol de levas, - sensor del pedal del acelerador, - sensor de presión de sobrealimentación, - sensor de presión de "Rail", - sensor de temperatura del liquido refrigerante, - medidor de masa de aire. La ECU registra con la ayuda de sensores el deseo del conductor (posición del pedal del acelerador) y el comportamiento de servicio actual del motor y del vehículo.
Funciones básicas del sistema common rail
• Las funciones básicas de un sistema "Common Rail" controlan la inyección del combustible en el momento preciso y con el caudal y presión adecuados al funcionamiento del motor.
• FUNCIONES ADICIONALES DEL SISTEMA COMMON RAILEstas funciones sirven para la reducción de las emisiones de los gases de escape y del consumo de combustible, o bien sirven para aumentar la seguridad y el confort. Algunos ejemplos de estas funciones son: la retroalimentación de gases de escape (sistema EGR), la regulación de la presión turbo, la regulación de la velocidad de marcha, el inmovilizador electrónico de arranque, etc..
• El sistema CAN bus hace posible el intercambio de datos con otros sistemas electrónicos del vehículo .ejemplo: ABS, control electrónico de cambio). Una interfaz de diagnostico permite al realizar la inspección del vehículo, la evaluación de los datos del sistema almacenado en memoria.
SISTEMA DE INYECCIÓN COMMON RAIL
La bomba de alta presión, situada por
separado, genera la alta presión necesaria para
la inyección.
La alta presión se almacena en un acumulador y
se suministra a los inyectores a través de tubos
cortos.
Ventajas del sistema de inyección
Common Rail:– Presión de inyección casi libremente
programable en la familia de características.
– La posibilidad de inyectar a alta presión al
funcionar el motor a regímenes bajos y a
carga parcial.
– El comienzo flexible de la inyección con ciclos
de preinyección e inyección principal.
Partes del sistema de inyección common rail
Sistema de combustible
El sistema de combustible está dividido en dos
zonas:
– la zona de baja presión
con la bomba en el depósito de combustible,
el depósito de reservas y expansión del
combustible, el filtro de combustible y la
bomba de engranajes,
– la zona de alta presión
con la bomba de alta presión, el acumulador
de alta presión (rail), los inyectores y la
válvula limitadora de presión.
• En la zona de baja presión, el combustible es extraído del depósito a través del depósito de reservas y expansión, por intervención de la bomba de combustible y la bomba de
engranajes, para ser impelido a través del filtro de combustible hacia la bomba de alta presión.
• Allí se genera la alta presión del combustible que se necesita para la inyección y se alimenta hacia el acumulador de alta presión (rail).
El combustible pasa del acumulador de alta presión hacia los inyectores, que se encargan de inyectar el combustible hacia las cámaras de combustión.
LA BOMBA DE COMBUSTIBLE La bomba de combustible va situada en el depósito.
Trabaja como bomba de preelevación y se
encarga de alimentar a la bomba de engranajes
que va integrada en la bomba de alta presión,
para que en cualquier estado operativo reciba
suficiente combustible.
FUNCIONAMIENTODE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE
Funcionamiento :
Al conectar el encendido, la unidad de control
para sistema de inyección directa diesel se
encarga de excitar la bomba a través del relé
de bomba de combustible.
La bomba funciona durante unos 3 segundos y
establece así una presurización previa.
En cuanto el motor marcha, la bomba alimenta
continuamente combustible hacia la zona de baja
presión.
La bomba aspira combustible del depósito de
reservas a través de un filtro.
En la tapa de la bomba se divide la cantidad
impelida.
La bomba aspira combustible del depósito de reservas a través de un filtro.
En la tapa de la bomba se divide la cantidad impelida.
Una parte del combustible pasa al conducto de
afluencia hacia la bomba de engranajes,
mientras que la otra se utiliza para accionar el
eyector.
El eyector aspira combustible del depósito y lo
impele hacia el depósito de reservas de la
bomba.
Filtro de combustible
Depósito de reservas y expansión del
Combustible.
El combustible impelido por la bomba se
Conduce al depósito de reservas y expansión de Combustible.
Desde allí pasa a la bomba de engranajes.
El depósito de reservas y expansión se encarga De que la presión del combustible se mantenga Casi invariable ante la bomba de engranajes en Casi cualquier estado operativo.
Filtro de combustible con calefacción eléctrica
El filtro de combustible está equipado con una
calefacción eléctrica.
Esta calefacción se activa a través del relé para
calefacción del filtro de combustible.
Calienta el combustible en el conducto de
alimentación.
De esa forma se evita que el filtro de
combustible se pueda obstruir por partículas de
parafina que se cristalizan a bajas temperaturas
exteriores.
BOMBA DE ENGRANAJES• La bomba de engranajes es una bomba de
preelevación que trabaja de un modo
netamente mecánico.
• Aumenta la presión del combustible
suministrado por la bomba, al objeto de
asegurar el abasto de la bomba de alta presión
en cualquier condición operativa.
• La bomba de engranajes va situada
directamente en conjunto con la bomba de alta
presión.
• Ambas bombas se accionan por medio de un eje
compartido.
ESTRUCTURA
Estructura :
En la carcasa de la bomba de engranajes hay
dos ruedas dentadas que giran en sentido
respectivamente opuesto.
Una de ellas es accionada por el eje de
impulsión.
FuncionamientoFuncionamiento :
Al girar las ruedas dentadas arrastran
combustible entre los huecos del dentado y lo
transportan a lo largo de la pared interior de la
bomba hacia el lado impelente.
Desde allí pasa a la carcasa de la bomba de
alta presión.
El ataque de los dientes de ambas ruedas
impide el retorno del combustible.
Zona de alta presión• Bomba de alta presión
Tiene asignada la función de presurizar el
combustible a la intensidad necesaria para la
inyección a alta presión. La alta presión se
genera por medio de tres émbolos de la bomba,
que se encuentran dispuestos en estrella, a un
ángulo de 120° .
.• .
Ubicación de la bomba de alta presión
La bomba de alta presión va atornillada a la
brida intermedia del mando de engranajes y se
acciona a través de ruedas dentadas
intermediarias a partir del cigüeñal.
En la bomba de alta presión se encuentra
también la bomba de engranajes y la válvula
de regulación para la presión del combustible.
Partes de la bomba de alta presión
Funcionamiento de la bomba de alta presión
Funcionamiento
El eje de impulsión para la bomba de alta
presión posee una leva excéntrica.
Es accionada por el eje de impulsión y, a través
del disco de leva, se encarga de mover en
ascenso y descenso los émbolos de los tres
elementos de la bomba.
Carrera aspirante de la bomba de alta presión
Carrera aspirante :
El movimiento descendente del émbolo
de la bomba conduce a un aumento de volumen de la cámara de compresión. Debido a ello se reduce la presión del combustible que se encuentra en esa cámara.
Debido a la presión ejercida por la bomba de engranajes puede entrar combustible en la cámara de compresión a través de la válvula de admisión.
Partes de la Carrera aspirante de la bomba de alta presión
Carrera impelente de la bomba de alta presión
Carrera impelente :
Con el comienzo del movimiento ascendente que
describe el émbolo de la bomba aumenta la
presión en la cámara de compresión. A raíz de
ello se oprime hacia arriba el plato de la válvula
de admisión y cierra la cámara de compresión.
Con el movimiento ascendente del émbolo se
sigue generando presión.
En cuanto la presión del combustible en la
cámara de compresión es superior a la de la
zona de alta presión, la válvula de escape de la
bomba abre y deja pasar el combustible hacia
la zona de alta presión.
partes de la bomba de alta presión
Recorrido del combustible en la bomba dealta presión.
• Recorrido del combustible en la bomba de
alta presión• El combustible pasa primeramente a través de la
zona de alimentación hacia la cámara interior
de la bomba.• Allí es conducido a través de conductos hacia la
bomba de engranajes.• Desde el lado impelente de la bomba de
engranajes se transporta el combustible hacia
la válvula reguladora de la presión del
combustible.
ACUMULADOR DE ALTA PRESIÓN (RAIL)
El acumulador de alta presión es un tubo
forjado en acero.
Asume la función de acumular a alta presión el
combustible que se necesita para la inyección en
todos los cilindros.
Aparte de ello, su gran volumen compensa las
fluctuaciones de presión que surgen a raíz de la
alimentación procedente de la bomba de alta
presión y de los ciclos de inyección.
ESTRUCTURA DEL ACUMULADOR DE ALTA PRESIÓN (RAIL)
Estructura :
El acumulador de alta presión aloja el empalme
para alimentación de combustible procedente
de la bomba de alta presión, los empalmes
hacia los inyectores, el retorno al depósito de
combustible, la válvula limitadora de presión y
el sensor de presión del combustible.
FUNCIONAMIENTO DEL ACUMULADOR DE ALTA PRESIÓN (RAIL)
El combustible se encuentra sometido continuamente a alta presión en el acumulador.
Al extraerse combustible del acumulador para efectos de inyección, la presión en el
acumulador se mantiene casi constante, gracias a su gran volumen acumulable.
Asimismo se compensan las fluctuaciones de la presión que surgen a raíz de la alimentación pulsátil hacia el acumulador de alta presión y a raíz del trabajo efectuado por la bomba de alta presión.
Válvula limitadora de presión• Válvula limitadora de presión• La válvula limitadora de presión se encuentra directamente en el
acumulador de alta presión.
• Se encarga de limitar la presión máxima en el acumulador y
protegerlo de esta forma contra sobrecarga.
Estructura Válvula limitadora de presión
La válvula limitadora de presión es un
componente que trabaja de un modo netamente
mecánico.
A través de una pieza roscada se establece el
empalme hacia el acumulador de alta presión.
En el interior hay una válvula con taladros de
paso, la cual es mantenida en su asiento por el
efecto de un muelle de compresión.
Funcionamiento Válvula limitadora de presiónLa válvula abre sí la presión del combustible
en el acumulador de alta presión supera los
1.450 bares.
El combustible superfluo puede escapar
entonces del acumulador de alta presión y salir
a través de los taladros de paso hacia el retorno.
La presión en el acumulador disminuye.
• INYECCIÓNEl combustible se inyecta en las cámaras de
combustión a través de inyectores gestionados
electromagnéticamente.
Para conseguir una combustión lo más eficaz
posible se ha dividido la inyección en un ciclo de
preinyección y un ciclo de inyección principal.
• PreinyecciónAntes de que el pistón alcance su punto muerto
superior se inyecta primeramente una pequeña
cantidad de combustible en la cámara de
combustión que corresponde. Esto provoca un
aumento de temperatura y presión en la
cámara.
InyectoresLos inyectores van montados en la culata.
Tienen la misión de inyectar el combustible a las cámaras de combustión en la cantidad correcta
y al momento correcto.
Para esos efectos son excitados por la unidad de control para sistema de inyección directa diesel.
Posición de reposo del inyectorPosición de reposo
El inyector se encuentra cerrado al estar en reposo.
La electroválvula no está excitada.
El inducido de la válvula electromagnética es oprimido contra su asiento, respondiendo a la fuerza del muelle de la electroválvula.
La alta presión del combustible cierra la aguja del inyector, debido a que la superficie del émbolo de control es relativamente más grande
que la de la aguja.
FUNCIONAMIENTO DEL INYECTORComienzo de la inyección
El comienzo de la inyección es puesto en vigor por parte de la unidad de control para inyección directa diesel.
A esos efectos excita la válvula electromagnética.
En cuanto la fuerza magnética es superior a la fuerza de cierre del muelle de la electroválvula,
el inducido de ésta se desplaza hacia arriba, abriendo el estrangulador de salida.
Sistema de inyección Common Rail
Estrangulador
FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOREl combustible en la cámara de control del inyector
fluye a través del estrangulador de salida hacia el
retorno.
El estrangulador de entrada impide una
compensación rápida de las presiones entre la
zona de alta presión del combustible y la cámara
de control del inyector.
La presión que actúa sobre el émbolo de control
del inyector es en este momento menos intensa que
la alta presión del combustible que actúa sobre la
aguja del inyector.
Debido a ello se eleva la aguja del inyector y
comienza la inyección.
Fin de la inyecciónEl ciclo de la inyección termina en cuanto la
electroválvula deja de ser excitada por la
unidad de control para inyección directa diesel.
La electroválvula queda sin corriente.
El muelle de la válvula vuelve a oprimir al inducido contra el asiento y cierra así el
estrangulador de salida.
Fin de la inyección
• En la cámara de control del inyector aumenta la
• presión del combustible a la magnitud que tiene
• en el acumulador de alta presión.
• La presión en la cámara de control del inyector
• vuelve a tener de esa forma nuevamente la
• misma magnitud que la presión en la aguja del
• inyector.
SENSORES DEL SISTEMA COMMON RAIL
SENSORES DEL SISTEMA COMMON RAIL
Sensor de régimen del motor
El sensor de régimen del motor es un sensor
inductivo. Va fijado a la carcasa de distribución.
La rueda generatriz de impulsos va situada en el cigüeñal entre el volante y la rueda dentada de
control.
Un hueco de segmento en la rueda generatriz de impulsos sirve de marca de referencia para el sensor.
• El sensor Hall (CMP)va fijado a la tapa de la culata.
Un sector dentado en el árbol de levas le sirve de
marca de referencia.
El sensor se utiliza para detectar la posición del
árbol de levas.
Aplicaciones de la señal
La señal es utilizada por la unidad de control
para sistema de inyección directa diesel para
detectar la posición del primer cilindro al
arrancar el motor.
Efectos en caso de ausentarse la señal
El motor sigue primeramente en funcionamiento.
La unidad de control para sistema de inyección
directa diesel emplea a esos efectos la señal
procedente del sensor de régimen del motor
• Medidor de la masa de aire.
El medidor de la masa de aire con detección de
flujo inverso se encuentra en el colector de
admisión y detecta la masa de aire aspirada.
Debido a la apertura y el cierre de las válvulas se
producen flujos inversos de la masa de aire
aspirada en el colector de admisión.
Aplicaciones de la señal
Las señales se emplean en la unidad de control
para sistema de inyección directa diesel para
calcular la cantidad a inyectar.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal del medidor de la masa
de aire, la unidad de control para sistema de
inyección directa diesel calcula un valor supletorio
fijo.
SENSOR DE TEMPERATURA DEL LÍQUIDO
refrigerante El sensor de temperatura del líquido refrigerante
se encuentra en el empalme para líquido
refrigerante de la culata. El sensor informa a la
unidad de control para sistema de inyección
directa diesel sobre la temperatura momentánea
del líquido refrigerante.
Aplicaciones de la señal
La unidad de control para sistema de inyección
directa diesel emplea la señal de temperatura del
líquido refrigerante como valor de corrección para
el cálculo de la cantidad inyectada.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta esta señal, la unidad de control para
sistema de inyección directa diesel calcula un valor
supletorio fijo.
Conmutador de luz de freno F y
conmutador de pedal de freno
El conmutador de luz de freno y el conmutador de
pedal de freno se encuentran en un componente
compartido fijado al pedalier. Estos conmutadores
sirven a la unidad de control para el sistema de
inyección directa diesel para saber si ha sido
accionado el pedal de freno.
Aplicaciones de la señal
Ambos conmutadores suministran a la unidad de
control para sistema de inyección directa diesel la
señal de «freno accionado». Si se avería el sensor
de posición del acelerador se procede a limitar el
régimen del motor por motivos de seguridad al
ser accionado el freno.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería uno de los dos conmutadores, la
unidad de control para sistema de inyección
directa diesel reduce la cantidad de combustible.
• Conmutador de pedal de embrague El conmutador de pedal de embrague va
instalado en el pedalier y se acciona por medio
del pedal de embrague. Sirve para detectar la
acción del embrague.
Aplicaciones de la señal
Con ayuda de esta señal, la unidad de control
para sistema de inyección directa diesel detecta si
el sistema está embragado o desembragado. Al
ser accionado el embrague se reduce brevemente
la cantidad inyectada.
De esa forma se evitan sacudidas del motor
durante los cambios de marchas.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal del conmutador de pedal
de embrague puede haber golpes de acción de
las cargas durante el ciclo de cambio de marcha.
• SENSOR DE POSICIÓN DEL ACELERADOR El sensor de posición del acelerador va situado en
la aleta de aceleracion motor y comunicado con el pedal
acelerador a través de un varillaje.
Aplicaciones de la señal
La posición del acelerador es un parámetro
principal para el cálculo de la cantidad a inyectar.
El conmutador de ralentí señaliza a la unidad de
control para sistema de inyección directa diesel si
ha sido accionado el pedal acelerador.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Sin esta señal, la unidad de control para sistema
de inyección directa diesel no puede reconocer
la posición momentánea del acelerador.
• Sensor de altitud
El sensor de altitud se encuentra en la unidad de
control para sistema de inyección directa diesel.
Aplicaciones de la señal
El sensor de altitud informa a la unidad de control
para sistema de inyección directa diesel sobre la
presión atmosférica momentánea, la cual está
supeditada a la situación geográfica. Con ayuda
de esta señal se realiza una corrección de altitud
para la regulación de la presión de
sobrealimentación.
Efectos en caso de ausentarse la señal
En zonas de altitud se emite humo negro.
• SENSOR DE PRESIÓN DEL COMBUSTIBLE El sensor de presión del combustible va situado
en el acumulador de alta presión y detecta la
presión momentánea del combustible en la zona
de alta presión.
Funcionamiento
La presión del combustible actúa sobre el
elemento sensor a través del empalme de alta
presión.
Sensor de presión en el colector de admisión
Sensor de presión en el colector de admisión
y sensor de temperatura en el colector de admisión
Ambos sensores están unidos en un componente
compartido, instalado en el colector de admisión.
El sensor de presión en el colector de admisión se
dedica, como dice su nombre, a detectar la presión
momentánea en el colector de admisión.
Aplicaciones de la señal
La señal del sensor se utiliza en la unidad de
control para sistema de inyección directa diesel
para regular la presión de sobrealimentación.
Señales de entrada suplementarias
Señal de velocidad de marcha
La unidad de control para sistema de inyección
directa diesel recibe esta señal del sensor de
velocidad de marcha.
Se utiliza para las siguientes funciones:
– limitación de la velocidad máxima,
– amortiguación de sacudidas al cambiar de
marchas y
– verificación del correcto funcionamiento del
programador de velocidad.
Programador de velocidad
Con ayuda de la señal procedente del
conmutador para el programador de velocidad,
la unidad de control para sistema de inyección
directa diesel detecta que se encuentra activado
el programador de velocidad.
Gestión del motor
• ACTUADORES
GRACIAS