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INTRODUCCIN 21
La operacin de inyeccin se divide en tres etapas ociclos principales:
Etapa de llenado
Etapa de inyeccin
Fin de inyeccin
La seccin de control de aceite usa una vlvula decarrete para dirigir aceite a alta presin desde elsistema de presin de control de inyeccin haciaadentro y hacia afuera del inyector. La vlvula decarrete ota en una cavidad taladrada en la carcasay su posicin vara por efecto del campo magnticocreado cuando se aplica voltaje a la bobina deapertura o a la bobina de cierre.
Cuando se aplica voltaje a la bobina de apertura, lavlvula de carrete se abre y permite que aceitea alta presin pase del oricio de admisin alrea de amplicacin de presin del inyector.Cuando la vlvula de carrete permite que entreaceite al inyector, la presin comienza a empujarel pistn intensicador. El pistn intensicador dedimetro grande y el mbolo de dimetro pequeoson empujados juntos hacia abajo. El rea de lasupercie superior del pistn est expuesta al aceitea alta presin y la supercie inferior del mboloempuja contra una columna de combustible. Larelacin de las supercies es aproximadamente de7 a 1; por lo tanto, si la presin de control de la
inyeccin es aproximadamente de 7 MPa (1000lb/pulg2), el movimiento del mbolo crea una presinde combustible de unos 48 - 49 MPa (7000 lb/pulg2).El aumento en la presin de combustible hace que lavlvula de retencin de entrada se cierre, impidiendoque el combustible regrese a la culata.
El combustible a alta presin empujado por el mbolobaja por el inyector al rea de la boquilla, dondetrabaja contra el bisel en la vlvula de la boquilla.Cuando la presin del combustible llega a 18 MPa(2700 lb/pulg2), el empuje del combustible presurizadovence al resorte de la vlvula de la boquilla y la sacade su asiento, permitiendo que el combustible bajopresin extremadamente alta entre a la cmara decombustin a travs de los oricios en la punta dela boquilla. El combustible sigue uyendo hasta quela cantidad correcta haya entrado a la cmara decombustin. En ese momento, la bobina de cierre seenergiza, la vlvula de carrete se mueve y el ujo deaceite se detiene. Cuando la presin de combustibledesciende, el resorte a presin de apertura de lavlvula fuerza el cierre de la vlvula de la boquillay el ujo de combustible se detiene. La vlvula deretencin de salida de combustible impedir que losgases de combustin entren al inyector. El inyectorqueda otra vez en posicin esttica, para permitirque el combustible entre pasando por la vlvula deretencin de admisin y vuelva a llenar el rea inferiordel mbolo.
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este manual.Siga todas las Advertencias, Cuidados y Notas.
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22 INTRODUCCIN
Sistema de control de la inyeccin
Figura 14 Sistema de aceite a alta presin
1. Galera de aceite (2)2. Tapa de la bomba de aceite de
alta presin3. Sello anular entre la bomba y la
tapa4. Sello de la tapa de la bomba de
aceite a alta presin
5. Bomba de aceite a alta presin6. Adaptador del tubo de derivacin7. Tubo de derivacin8. Vlvula de IPR9. Pernos (3) de sujecin de la
bomba de aceite a alta presin10. Tubos del bloque a la culata (2)
11. Pernos (8) de sujecin de latapa de la bomba de aceite aalta presin
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INTRODUCCIN 23
Flujo general del sistema
El sistema de control de la inyeccin est formado pordos subsistemas:
Sistema de aceite a alta presin con dos galerasy un sensor de presin de control de inyeccin(ICP).
Inyectores de combustible
La fuerza hidrulica necesaria para inyectarcombustible a la cmara de combustin essuministrada por el sistema de aceite a alta presin ycontrolada por el IPR. El ICP detecta y monitoriza lapresin. Los inyectores de combustible son activadoshidrulicamente y controlados electrnicamente(IDENTIFICACIN DEL MOTOR, pgina 7).
El sistema de control de inyeccin incluye lo siguiente:
Depsito de aceite
Bomba de aceite de alta presin
Tapa de la bomba de aceite de alta presin
Tubos del bloque a la culata (2), tubo dederivacin y adaptador del tubo de derivacin
Galeras de aceite
Sensor de la presin de control de inyeccin (ICP)
Regulador de la presin de inyeccin (IPR)
Vlvulas de retencin
La bomba de aceite a alta presin recibe aceitelubricante del motor, de un depsito fundido en la Vdel bloque del motor. Este depsito suministra aceite
de motor a la bomba. El sistema de aceite lubricantea baja presin mantiene constantemente lleno estedepsito con aceite ltrado desde un conducto en lacarcasa del enfriador de aceite.
La bomba de aceite a alta presin est instalada en
la parte posterior del bloque del motor y es impulsada
por el engranaje del rbol de levas. El aceite para
la bomba es sacado del depsito de aceite a travs
de una rejilla de 150 micrones y llevado por un
conducto hasta el oricio de admisin de la bomba;
el aceite a alta presin de la bomba es distribuido a
los inyectores a travs de varios tubos.
El adaptador del tubo de derivacin est conectado
a la bomba y sirve para llevar el ujo de aceite desde
la bomba de aceite a alta presin hasta los tubos de
derivacin. El tubo de derivacin divide el ujo de
aceite hacia dos tubos derivados, uno para cada lado
del motor. El extremo inferior de los tubos rgidos
(tubos del bloque a la culata) encajan en cada tubo
de derivacin y dirigen el aceite hacia arriba a las
galeras de aceite de cada culata. Cada tubo del
bloque a la culata tiene un sello anular en cada
extremo. Cada tubo tiene una vlvula de retencin
interna para impedir el ujo en direccin contraria. El
aceite de las galeras entra a los inyectores a travs
de oricios con sellos anulares en la parte superior
de cada inyector. Cuando se energiza la bobina
de apertura del inyector, el aceite a alta presin
empuja combustible hacia la cmara de combustin.
Cuando la inyeccin termina, el aceite dentro de los
inyectores es liberado a travs de la parte superior y
se le permite drenar de regreso al crter.
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24 INTRODUCCIN
Figura 15 Diagrama de la operacin en circuito cerrado
Operacin general del sistema
El control electrnico del sistema de aceite a altapresin consiste en los siguientes componentes:
Mdulo de control electrnico (ECM)
Mdulo impulsor de los inyectores (IDM)
Sensor de la presin de control de inyeccin (ICP)
Regulador de la presin de inyeccin (IPR)
El ECM controla la presin de control de inyeccinoperando el IPR. Los resultados son monitorizadosconstantemente por el ECM utilizando el ICP. El ICPsuministra al ECM informacin sobre la presin enforma de una seal analgica de voltaje. Esta sealpermite al ECM conocer la presin de control real delos inyectores siempre que el motor est funcionando,incluso mientras se le est dando arranque. Estaoperacin se conoce como circuito cerrado.
El ECM puede establecer cdigos de falla si la sealdel ICP est fuera de los lmites o si corresponde a unvalor fuera de los lmites para la presin de control deinyeccin en una condicin de operacin dada.
Si cualquiera de estas cosas ocurre, el ECM ignorarla seal del ICP y controlar la operacin del IPR conlos valores que tiene programados. Esta operacinse conoce como circuito abierto.
Vlvula de IPR
El IPR (Figura 15) est en la parte superior de labomba de aceite a alta presin, por fuera de la tapade esa bomba, en la parte posterior del motor. El IPRes una vlvula de control de inyeccin controladaelctricamente por piloto (un ujo pequeo quecontrola un ujo grande). El IPR controla la presinde salida de la bomba desde aproximadamente 4 -24 MPa (580 - 3500 lb/pulg2). Una seal elctrica delECM al solenoide del IPR crea un campo magnticoque aplica una fuerza variable sobre la vlvula devstago para controlar la presin. La presin decontrol est regulada por el ECM, de acuerdo conlas condiciones de operacin y las exigencias depotencia de parte del conductor.
El IPR es una vlvula por modulacin de amplitud deimpulsos (porcentaje del ciclo de trabajo) que operaa 200 Hz. La amplitud de los impulsos es moduladaentre 20 y 70% para controlar la presin de controlde inyeccin desde 4 a 24 MPa (580 a 3500 lb/pulg2).La vlvula est en la bomba de aceite a alta presiny mantiene la presin de control deseada para losinyectores, descargando el exceso de aceite a travsde un oricio en el cuerpo de la bomba y devolvindoloal crter.
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INTRODUCCIN 25
A medida que la demanda de presin de control deinyeccin aumenta, el ECM aumenta la amplitud delos impulsos (porcentaje de tiempo activo) sobre elIPR. Esta accin fuerza el vstago contra el oricio dedrenaje, aumentando la presin detrs de la vlvula
de vstago. A medida que la presin del aceite
aumenta detrs de la vlvula de vstago, sta se
mueve hacia adelante y tapa los oricios de drenaje
a los lados del IPR.
Cuando la demanda de presin de control para los
inyectores disminuye, el ECM disminuye la amplitud
de las pulsaciones (porcentaje de tiempo activo)
sobre las curvas de la bobina del IPR, permitiendo
que el aceite salga por los oricios principales de
descarga. Esto se logra liberando la presin detrs
de la vlvula de vstago, lo que le permite abrir
parcialmente el oricio de descarga, disminuyendo
as la presin de control de inyeccin.
La operacin descrita permite que el IPR ajuste
constantemente la presin de control de inyeccin
ordenada por el ECM.
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26 INTRODUCCIN
Sistema de suministro de combustible
Vista general
Figura 16 Componentes del sistema de combustible
1. Inyectores (4)2. Tapn de la galera de
combustible, culata derecha3. Culata, lado derecho4. Tubera de suministro de
combustible, culata derecha5. Tubera de suministro de
combustible, culata izquierda6. Culata, lado izquierdo7. Tapn de la galera de
combustible, culata izquierda
8. Inyectores (4)9. Conector tipo banjo con vlvula
de retencin, 12 mm, culataizquierda
10. Tubo de drenaje de agua delltro
11. Bomba de combustible y
servodireccin (impulsada por
engranaje)
12. Colador del ltro
13. Combustible de la bomba al ltro
14. Suministro de combustible
desde el tanque
15. Suministro de combustible al
ltro desde la bomba
16. Retorno de combustible al
tanque
17. Vlvula reguladora del ltro
18. Carcasa del ltro
19. Conector tipo banjo con vlvula
de retencin, 12 mm, culata
derecha
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INTRODUCCIN 27
La funcin del sistema de suministro de combustiblees entregar combustible desde el tanque o tanques decombustible a los inyectores a una presin reguladay pasando por el ltro.
El sistema de combustible incluye lo siguiente:
Tanque o tanques de combustible
Tuberas de suministro de combustible
Conectores tipo banjo con vlvulas de retencin
Carcasa y ltro de combustible
Bomba de transferencia de combustible(suministro)
Conductos dentro de la culata para suministrarcombustible a los inyectores.
Regulador de presin de combustible y tuberasde retorno de combustible
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28 INTRODUCCIN
Figura 17 Diagrama del sistema de combustible
Bomba de combustible
El conjunto de bomba de servodireccin ycombustible est al lado derecho del motor, justoadelante de la tapa trasera. El conjunto de bombade servodireccin y combustible saca combustibledel tanque o tanques a travs de una rejilla de 80micrones y transere el combustible presurizado ala carcasa del ltro de combustible. La bomba de
combustible aumenta la presin del combustible para
asegurar el llenado adecuado de los inyectores.
Carcasa del ltro de combustible
La carcasa del ltro de combustible est en la parte
superior del motor, al frente y a la izquierda de la
carcasa del ltro de aceite. El combustible en la
carcasa del ltro pasa a travs del cartucho de 10
micrones del ltro, a un tubo vertical en el centro
del ltro, y luego ya ltrado pasa a travs de los
conductos de suministro a una galera torneada en
cada culata.
La base de la carcasa del ltro de combustible tiene un
elemento calentador elctrico (opcional) que se usa
para calentar el combustible. Esto ayuda a impedir
que se forme cera en el combustible en clima fro.
Tambin en la base de la carcasa hay un sensor para
detectar la presencia de agua en el combustible (WIF)
(opcional). Cuando se ha acumulado suciente agua
en el fondo de la carcasa del ltro de combustible,
un sensor enva una seal que enciende la luz mbar
WATER IN FUEL en el tablero de instrumentos.
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INTRODUCCIN 29
Regulador de presin
El regulador de presin contiene una vlvula conresorte, para controlar la presin en las galeras de
combustible. El combustible que regresa, uye atravs del regulador y es encaminado al tanque otanques de combustible.
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30 INTRODUCCIN
Sistema de lubricacin (baja presin)
Figura 18 Flujo del aceite del motor (baja presin)
1. Conjunto de tapa del enfriadorde aceite y base del ltro deaceite
2. Tubera de suministro de aceitedel turbo
3. Turbo4. Varilla de empuje (16)5. Levantavlvulas (16)
6. Galera principal de aceitelubricante (2)
7. Bomba de aceite a alta presin8. Engranaje del rbol de levas9. Tubo enfriador del pistn (8)10. Cojinete de bancada (5)11. Culata (2)12. Crter inferior13. Tubo de captacin de aceite
14. Tapa delantera15. Bomba gerotor16. Tapa de la carcasa de la bomba
gerotor17. Bujes del rbol de levas18. Regulador de la presin de
aceite19. Crter superior
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INTRODUCCIN 31
Figura 19 Flujo del aceite del motor (tapa del enfriador de aceite y base del ltro de aceite)
1. Tapa del enfriador de aceite2. Base del ltro de aceite
3. Tubo de suministro de aceite al
turbo
4. Carcasa del ltro de aceite
El sistema de lubricacin est regulado por presin,
enfriado y ltrado a ujo completo. Adems de
lubricar el motor, suministra aceite al sistema a alta
presin que controla la entrega de combustible en los
inyectores (Inyeccin de combustible, pgina 20).
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32 INTRODUCCIN
La siguiente secuencia describe el ujo del aceitelubricante a travs de los principales componentes delsistema:
1. Capacidad aproximada del crter.
Tabla 1 Capacidad del crter del motor estndar
Con cambio de ltro deaceite
18 litros (19 cuartosde galn)
Sin cambio de ltro deaceite
17 litros (18 cuartosde galn)
Slo en reparacingeneral
22 litros (23 cuartosde galn)
2. Tubo de captacin de aceite y rejilla
3. La bomba de aceite a baja presin es de tipogerotor y est en la tapa delantera. El conjuntode rotores consiste en un engranaje externo y unointerno. El engranaje interno es impulsado por elcigeal. El aceite entra y sale de la bomba atravs de oricios en la tapa delantera.
El regulador de presin (desvo) controla lapresin del aceite lubricante a travs de unmbolo con resorte que permite su regreso a labomba cuando se excede una presin de 517kPa (75 lb/pulg2).
4. La tapa del enfriador de aceite recibe aceite dela bomba y lo enfra en el enfriador de aceite, queest debajo de la carcasa del enfriador.
La vlvula de desvo del enfriador se abre si hayrestriccin en la base del enfriador o en el propioenfriador.
5. La carcasa del ltro de aceite tiene un elementode papel. El aceite sin ltrar uye hacia arribay alrededor de la parte externa del ltro y luegohacia abajo a travs del tubo vertical central.La carcasa del ltro est en la parte superiordel motor, al frente entre la entrada al turbo y laentrada al mltiple de admisin.
El desvo del ltro permite que el aceite pasedirectamente a la galera principal de aceite sihay restriccin en el ltro.
6. Turbo y componentes
El turbo est cerca del centro en la parte superiordel motor. El aceite enfriado y ltrado que vienede la base del enfriador, lubrica los cojinetes delturbo y proporciona presin hidrulica para lavlvula de control del turbo. El aceite sale delturbo a travs de un tubo de drenaje y regresa ala tapa de la bomba de aceite a alta presin.
7. Galeras principales
El aceite enfriado y ltrado que viene de la basedel enfriador, llena las galeras principales paradistribuir aceite a los siguientes componentes atravs de conductos fresados dentro del bloquedel motor:
Levantavlvulas hidrulico
Muones principales del rbol de levas
Muones principales del cigeal
Los cojinetes de biela reciben aceitepresurizado de los cojinetes principales,a travs de conductos perforados dentro delcigeal.
Los balancines reciben aceite de loslevantavlvulas hidrulicos a travs de lasvarillas de empuje. El aceite regresa al crtera travs de oricios en la culata.
Tubos enfriadores de pistones
8. Depsito de la bomba de aceite a alta presin
Este depsito (debajo del enfriador de aceite)tiene un suministro constante de aceite parala bomba de aceite a alta presin. Tiene unacapacidad aproximada de 1 litro (1 cuarto degaln).
9. Al compresor de aire (opcional)
Los vehculos que tienen compresores de airecuentan con un oricio.
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