Tipos de Inyección

• Inyección directa (cámara abierta): En este tipo de inyección, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión, donde se mezcla con el aire comprimido antes de la combustión. La pulverización precisa del combustible es crucial para asegurar una mezcla rápida y homogénea con el aire. Este tipo de inyección permite un mejor control sobre la combustión y puede optimizar la eficiencia del motor al proporcionar una mayor relación de compresión y una mejor atomización del combustible.
• Inyección indirecta (cámara dividida): Aquí, el espacio de combustión se divide en dos compartimentos: la cámara principal y la precámara. El combustible se inyecta en la precámara a una presión más baja. Durante la compresión, el aire se introduce en la precámara, generando turbulencia que favorece la mezcla con el combustible inyectado. La combustión comienza en la precámara y luego se propaga a la cámara principal. Este tipo de inyección puede proporcionar una combustión más suave y controlada, reduciendo las emisiones y mejorando la eficiencia del motor.

Componentes de la Bomba Rotativa Axial

• La bomba de alimentación de paletas: Está montada en torno al eje de accionamiento de la bomba de inyección. El rotor está centrado sobre el eje y es accionado por una chaveta del disco. El rotor de aletas está rodeado por un anillo excéntrico. Las cuatro paletas del rotor son presionadas hacia el exterior, contra el anillo excéntrico, por efecto de la fuerza centrífuga debida al movimiento de rotación.
• La válvula reguladora de presión: Situada cerca de la bomba de alimentación de aletas. Esta válvula lleva un émbolo presionado por un muelle. Si la presión de combustible excede un determinado valor, el émbolo de la válvula abre el orificio de retorno, de forma que el combustible pueda retornar a la entrada de la bomba de alimentación de aletas. La presión de apertura de la válvula la determina la tensión previa del muelle de compresión.
• El estrangulador de rebose: Va roscado en la parte superior de la bomba de inyección. Permite el retorno de un caudal variable de combustible al depósito a través de un pequeño orificio con el objetivo principal de refrigerar la bomba. El taladro ofrece una resistencia a la salida de combustible, por lo que tiene definido un caudal de combustible de retorno, permitiendo mantener la presión en el interior de la bomba.

Parámetros de Inyección

• Inicio de la inyección: Se abre la tobera del inyector para liberar combustible en la cámara de combustión. Este momento, medido en grados de rotación del cigüeñal desde el Punto Muerto Superior (PMS), es crítico para la eficiencia del motor, ya que afecta directamente a las emisiones, el consumo de combustible y el ruido de la combustión. Su optimización se adapta según la carga, velocidad y temperatura del motor, siendo esencial para alcanzar una combustión óptima y maximizar el rendimiento del motor.
• Inicio del suministro: El inicio del suministro del combustible es el momento en que la bomba de inyección comienza a enviar combustible al inyector. Ajustar adecuadamente el inicio del suministro es crucial para garantizar un funcionamiento óptimo del sistema de inyección.
• Sistema de combustible (etapa de baja presión): Consta de elementos como el depósito de combustible, bombas de prealimentación y de alimentación, filtros y conductos de baja presión. Su función principal es almacenar, filtrar y suministrar combustible a la bomba de alta presión de manera segura y libre de impurezas.
• Sistema de combustible (etapa de alta presión): Consta de la bomba de inyección y los inyectores. La bomba de inyección se encarga de inyectar el combustible a alta presión en la cámara de combustión en el momento preciso, mientras que los inyectores se encargan de atomizar el combustible y distribuirlo homogéneamente en la cámara.

Funcionamiento de la Bomba Rotativa

• a) Entrada de combustible: Cuando el émbolo está en la posición de reposo (PMI), el combustible entra a la cámara de alta presión a través del canal de entrada y la ranura de control.
• b) Suministro de combustible: Durante la carrera de ascenso del émbolo (del PMI al PMS), se cierra el canal de entrada, lo que somete a presión el combustible en la cámara de alta presión. Durante este movimiento giratorio del émbolo, la ranura de distribución se alinea con uno de los orificios en la cabeza distribuidora, que alimenta a uno de los inyectores.
• c) Fin de alimentación: La alimentación de combustible concluye cuando la corredera de regulación abre los orificios de descarga.
• d) Entrada de combustible (repetición): Cuando el émbolo retorna del PMS hacia el PMI en su movimiento alternativo y rotativo, se cierra la ranura de distribución y se abre el canal de entrada nuevamente.

Sistema Common Rail

Los sistemas Common Rail se basan en la activación eléctrica de una electroválvula que controla la apertura y cierre de la aguja del inyector, permitiendo una inyección precisa y controlada de combustible en la cámara de combustión del motor. El raíl común actúa como acumulador de presión, y cada inyector, equipado con una válvula de acción rápida, permite un control preciso de la inyección para cada cilindro.

Los componentes del sistema de inyección están divididos en tres grupos principales:

• Etapa de baja presión: Formada por los componentes que se encargan del suministro del combustible a la etapa de alta presión.
• Sistema de alta presión: Compuesto por: bomba de alta presión, “raíl” o acumulador de combustible, inyectores y líneas de alta presión.
• Sistema de Regulación Electrónica EDC (Electronic Diesel Control)

Funcionamiento de los Inyectores Common Rail

• Inyector Cerrado (Estado de Reposo): La electroválvula no está activada, lo que hace que el estrangulamiento de salida permanezca cerrado. La presión del combustible en la cámara de control es igual a la de la cámara de la tobera, manteniendo la aguja del inyector cerrada sobre su asiento con la ayuda del muelle del inyector.
• Apertura del Inyector (Inicio de la Inyección): La electroválvula se activa, lo que abre rápidamente la válvula. La fuerza del electroimán supera la del muelle, lo que permite que la bola de la válvula se levante y abra el estrangulador de salida. Esto permite que el combustible fluya desde la cámara de control de la válvula hacia la cámara hueca sobre ella y luego hacia el depósito de combustible a través de las tuberías de retorno. La diferencia de presión entre la cámara de control y la cámara de la tobera hace que la aguja del inyector se abra, comenzando así el proceso de inyección.
• Inyector Totalmente Abierto: La aguja del inyector está completamente abierta, y el combustible se inyecta en la cámara de combustión con una presión prácticamente equivalente a la del acumulador. La cantidad de combustible inyectado está determinada por la duración de la conexión de la electroválvula y es independiente del régimen del motor o de la bomba.
• Cierre del Inyector (Fin de la Inyección): Cuando la electroválvula se desactiva, el muelle presiona el inducido hacia abajo, cerrando la bola de la válvula y el estrangulador de salida. Esto aumenta la presión en la cámara de control, lo que hace que la aguja del inyector se cierra sobre su asiento, finalizando así la inyección.

Tipos de Inyectores

El inyector opera al suministrar carburante a alta presión en forma pulverizada a la cámara de combustión, asegurando una distribución uniforme del combustible.

• Toberas de inyector de tetón: Se utilizan en motores de inyección indirecta y su diseño fundamental es el mismo, diferenciándose en la geometría del tetón. La aguja del inyector, presionada por un muelle, sella el conducto de salida con el tetón. Cuando se alcanza la presión de apertura, la aguja se levanta y el tetón se separa de su asiento, abriendo el orificio de salida. La forma del tetón permite un caudal de inyección variable, aumentando a medida que sube la aguja, lo que garantiza una combustión más suave y menos ruido.
• Toberas de inyector de orificios: Se utilizan en sistemas de inyección directa, con presiones de apertura más altas. Tienen forma esférica en la punta, con orificios en la pared. La elevación de la aguja, controlada por una electroválvula, permite la inyección precisa de combustible en la cámara de combustión.

Funcionamiento de la Bomba de Inyección PE

La bomba de inyección PE funciona mediante un pistón que realiza un movimiento de sube y baja en el interior del cilindro. Cuando el pistón desciende, permite la entrada de combustible. Durante la subida, parte del combustible es devuelto al conducto de alimentación si las lumbreras no están tapadas. La inyección ocurre cuando la ranura vertical del pistón no está frente a la lumbrera de admisión. La regulación del caudal de combustible se logra modificando la duración de la inyección, controlada por la posición de la rampa helicoidal. La posición de la rampa helicoidal se ajusta moviendo la cremallera, que puede lograr inyección nula, parcial o máxima. Para detener el motor diésel, se desplaza la cremallera a la posición de suministro nulo.

Bombas de Inyección Individuales Tipo PF

Las bombas de inyección individuales tipo PF funcionan de manera similar a las bombas en línea tipo PE, pero cada una sirve para un cilindro del motor. Son accionadas externamente por el árbol de levas del motor y no tienen su propio árbol de levas. Pueden variar el avance mediante elementos intermedios, como una manivela oscilante. Existen dos tipos principales:

• PFR: Con un rodillo empujador incorporado.
• PF/PFE: Donde el rodillo empujador está montado en el motor.

El control del suministro se realiza ajustando el giro del émbolo mediante una cremallera accionada por un regulador, que puede ser electrónico, hidromecánico o mecánico.

Sistemas con Inyector Unitario UIS

Los sistemas con inyector unitario UIS consisten en una unidad compacta que combina la bomba de inyección, la electroválvula de alta presión y el inyector en una sola unidad, llamada inyector-bomba. Estos sistemas se montan directamente sobre la culata del motor, uno por cada cilindro, y son accionados por el árbol de levas del motor. Consta de etapas en la generación de alta presión, controladas por la electroválvula de alta presión, que determina el momento y la duración de la inyección. La unidad inyector-bomba consta de tres partes principales: generación de alta presión, electroválvula de alta presión e inyector. La refrigeración se realiza mediante el combustible que retorna a la parte de baja presión para mantener las temperaturas dentro de los límites adecuados.

Sistema de Bomba Unitaria UPS

El sistema de bomba unitaria UPS se diferencia del UIS en que separa la generación de alta presión de la inyección mediante una corta tubería. En estos sistemas, la tobera se instala en un porta inyector montado en la culata, mientras que en los sistemas UIS va integrada directamente en el inyector. La bomba se monta al lado del bloque del motor y se acciona directamente mediante un rodillo empujador conectado al árbol de levas. Esto ofrece ventajas como la eliminación de la necesidad de un diseño nuevo en la culata, mayor rigidez y una facilidad de reparación.

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