Cap 10

FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESELPágina 1 de 2 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL 10.1 GENERALIDADES La formación de la mezcla en el motor Diesel se realiza entre el final de la carrera de compresión y el comienzo de la carrera de expansión y transcurre en un corto intervalo de tiempo, correspondiente a 20 - 60° del ángulo de rotación del cigüeñal. La mezcla airecombustible se forma en el período del retraso a la inflamación y en las diversas fases del proceso de combustión. Es necesario tener en cuenta que hay cierta contradicción en los requisitos que se plantean ante la formación de la mezcla durante el período del retraso a la inflamación y en el proceso de combustión. Durante este período no es una cuestión indispensable que haya una distribución uniforme del combustible en el volumen de aire. Es más las mezclas homogéneas poseen mayores períodos de retraso a la inflamación que las heterogéneas. Debido a la distribución irregular del combustible en la cámara de combustión del motor Diesel resulta posible la inflamación de las mezclas cuyo coeficiente de exceso de aire total es mayor que cuando el motor funciona en vacío . Últimamente se han propuesto métodos de formación de la mezcla en los que se prevé reducir la velocidad de formación de la mezcla de trabajo en el período inicial. Esto es necesario para disminuir la cantidad de mezcla aire-combustible preparada para la combustión y de esa manera reducir la velocidad de desprendimiento del calor y el acrecentamiento de la presión en la primera fase de la combustión. En el proceso de combustión y, especialmente en sus últimas fases , se tiende a homogeneizar la composición de la mezcla de trabajo en el volumen de la cámara para utilizar con mayor plenitud el oxígeno del aire y, por consiguiente, obtener la posibilidad de elevar pe y la potencia específica del motor Diesel. La formación de la mezcla incluye una serie de procesos físicos, el fraccionamiento del chorro en gotas (pulverización), el calentamiento y la vaporización del combustible y su distribución por la cámara de combustión. La mayoría de estos procesos transcurre simultáneamente. El calentamiento y la vaporización del combustible se producen a cuenta de la energía calorífica de la carga gaseosa, cuyos parámetros al final de la carrera de compresión, cuando el motor funciona sin sobrealimentación, se caracterizan por las siguientes magnitudes: presión 3,5 - 5,5 MPa, temperatura 700 - 900 K. La densidad del aire en la cámara de combustión de un motor Diesel sin sobrealimentación supera la densidad del medio ambiente en 12 - 14 veces. Después del inicio de la combustión visible, la temperatura y presión en la cámara se incrementan, lo que bruscamente acelera los procesos de calentamiento y vaporización de las gotas. En la cámara de combustión el combustible se distribuye gracias a la energía cinética del file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_1.html 22/09/2005 FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 2 chorro de combustible Ec y de la carga de aire en movimiento Ea. La energía total que puede utilizarse para la formación de la mezcla es : En función del método empleado para formar la mezcla y de la forma de la cámara de combustión se presentan diversos requisitos a las energías cinéticas Ec y Ea. En los modernos motores Diesel para vehículos se utilizan fundamentalmente los siguientes métodos de formación de la mezcla: volumétrico, pelicular y mixto. En algunos casos el tipo y el desarrollo del proceso de formación de la mezcla en el motor Diesel se determinan por las peculiaridades constructivas de la cámara por eso a continuación se estudian las estructuras de las principales cámaras de combustión en los motores Diesel y los métodos de formación de la mezcla aplicados en ellas. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_1.html 22/09/2005 FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 1 de 2 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL EQUIPO DE INYECCIÓN DE LOS MOTORES DIESEL RÁPIDOS El equipo de inyección que se instala en el motor efectúa le suministro de combustible al cilindro, la posterior pulverización y la distribución parcial en el volumen de la cámara de combustión. Por eso los índices de potencia y economía de los motores Diesel nuevos y los que se encuentran en servicio dependen, en considerable medida, de la calidad de funcionamiento del sistema de alimentación. 10.2 REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR EL EQUIPO DE INYECCION Y CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE ALIMENTACION DE LOS MOTORES DIESEL El equipo de inyección debe asegurar un efectivo desarrollo del proceso de trabajo en el cilindro y la obtención de las curvas características que respondan a las condiciones de funcionamiento del motor Diesel en el vehículo. El equipo de inyección debe cumplir los siguientes requerimientos: 1) dosificar la cantidad de combustible en correspondencia con los regímenes de carga y velocidad; 2) pulverizar con la calidad requerida y distribuir el combustible en la cámara de combustión; 3) obtener las características y fases de inyección óptimas en todos los regímenes de velocidad y de carga; 4) proporcionar un suministro idéntico de combustible en todos los ciclos y cilindros del motor; 5) asegurar un funcionamiento prolongado sin variar los ajustes iniciales y sin notables desgastes; 6) corresponder a los requerimientos generales de diseño y operacionales planteados ante los accesorios y mecanismos del motor (reducidos peso y dimensiones, bajos costos de fabricación, así como comodidad en el mantenimiento, reglaje y reparación). En los motores Diesel para tractores y automóviles se emplean fundamentalmente equipos de inyección de dos tipos: 1) separado, en el cual la bomba de inyección y los inyectores están diseñados para funcionar separadamente. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_2.html 22/09/2005 FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 2 2) integrado, en el que la bomba y el inyector forman un solo aparato (inyector-bomba). Los equipos de inyección de ambos tipos pueden clasificarse en función del método de dosificación de combustible en: 1) equipo con dosificación por corte, donde el suministro cíclico varía en función de la posición del émbolo buzo; Fig. 10.1. Equipo de inyección del motor Diesel de cuatro tiempos YaMZ-236 , 1- tanque de combustible; 2, 5, 7, 8, 12 y 13 - tuberías de baja presión; 3 - filtro de depuración basta del combustible; 4 - bomba de alimentación de combustible: 6- filtro de depuración fina; 9 - bomba dé alta presión; 10 - tubería de impulsión de alta presión; 11 – inyector. 2) equipo con reducción de la sección de paso en la admisión, cuando la cantidad de combustible que ingresa al espacio ubicado sobre el émbolo buzo, y por consiguiente también el suministro cíclico, varían según la posición de la válvula de derrame. Otros tipos de equipos de inyección para los mencionados motores Diesel se utilizan con menor frecuencia y, por eso, aquí no se estudian. En la figura 10.1 se muestra el esquema del sistema de alimentación del motor Diesel de cuatro tiempos YaMZ-236. En esto motor se ha instalado un equipo de inyección de tipo separado con variación del suministro cíclico por corte. La diferencia principal del sistema de alimentación de los motores Diesel de dos tiempos YaMZ, con respecto al sistema mostrado en la figura 10.1, consiste en que la bomba y el inyector forman un solo aparato, con eso se suprimen las tuberías de alta presión. Además, el inyector-bomba tiene un pulverizador de válvula-tobera (en el sistema de alimentación del motor Diesel YaMZ-236 se utiliza un inyector sin tetón con pulverizador de orificios múltiples) y no hay derrame de combustible desde el filtro fino al tanque. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_2.html 22/09/2005 3 PROCESO DE INYECCION DE COMBUSTIBLE Y PARAMETROS QUE LO CARACTERIZAN Examinemos el proceso de inyección de combustible por el equipo de tipo separado. Durante el movimiento de la válvula 4 se incrementa la presión P´E en el volumen V'E del racor de la bomba y aparece una onda de presión en la boca file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3. 10. a través de la lumbrera de admisión 2.2. la válvula de impulsión 4 empieza a desplazarse. en la dirección que indica la flecha. Esquema del equipo de inyección compuesto de un elemento de la bomba. El émbolo buzo 1. desplazándose en el casquillo 3. A medida que se cierra la lumbrera de admisión.2. en el volumen VE simultáneamente comienza a incrementarse la presión PE. expulsa el combustible desde el volumen VE en el casquillo. Fig. de la tubería de alta presión y de un inyector cerrado Cuando esta presión supere las fuerzas creadas por la tensión previa del resorte 5 de la válvula y por la presión residual Pr en la línea de impulsión. al colector de suministro.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 1 de 6 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL 10.html 22/09/2005 . utilizando el esquema que se ilustra en la figura 10. llegando al inyector. la segunda onda directa se moverá hacia el inyector en forma de una onda secundaria de suministro. entre el cono de la aguja y su alojamiento se forma una ranura. a través de la cual el combustible ingresa al canal central 8 del pulverizador y después. en la cavidad Vp se incrementa la presión Pp por efecto de la cual comienza a elevarse la aguja 10. llega a la cámara de combustión del motor Diesel. que incluye los volúmenes del racor de la bomba. El desarrollo del proceso de inyección generalmente se caracteriza por los siguientes parámetros: el inicio y duración del suministro.1400 m/s) y recorre una distancia L. La inyección termina después de que el émbolo buzo con el borde helicoidal 13 abre la lumbrera 12 en el casquillo como resultado de lo cual disminuirán las presiones pp y p'p en el pulverizador. si es que la amplitud de la onda de presión es la suficiente para vencer la fuerza del resorte. al instante en que llega la onda reflejada tenga lugar el corte de combustible y la válvula de impulsión se aloje en su asiento. en la dirección mostrada por la flecha. desde el racor de la bomba hasta el cuerpo 7 del pulverizador del inyector. Cuando la onda de presión llega al inyector surge la onda de presión inversa que se desplaza desde el inyector hacia la bomba. En el racor de la bomba la onda inversa también parcialmente se reflejará y aparecerá una segunda onda directa de presión. Para el caso en que. Ella se adiciona a la onda originada por el émbolo buzo si el suministro de combustible por la sección de bombeo aún no se ha interrumpido. correspondiente a este tiempo.pcil (donde pcli es la presión del gas en el cilindro). pasando por los orificios 9.2) Al acercarse la onda de presión al inyector. puede por segunda vez levantar la aguja y se producirá una inyección adicional de combustible. La caída de presiones p lny = p'p . En toda la cavidad de bombeo. Esta. Las ondas de presión directas y reflejadas se atenúan gradualmente en el conducto de impulsión.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 6 de la tubería 6. por efecto de la cual el combustible se suministra al inyector. en un tiempo igual a: (10. en consecuencia varían también las velocidades de salida del combustible por los orificios de pulverización y su suministro. debido a las pérdidas irreversibles de energía en vencer la fricción en las paredes de la tubería. Cuando la aguja se mueve desde su alojamiento. en el líquido. se denomina presión de inyección o de pulverización. de la tubería de alta presión y del pulverizador se establece la presión denominada residual (remanente) pr. será : (10.. la variación de la presión de pulverización y file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3.html 22/09/2005 . La presión de inyección y las secciones de paso (de reducción) en el pulverizador varían en el proceso de dosificación. La fuerza del resorte del inyector resultará mayor que la presión del combustible y la aguja bajará a su alojamiento.1) El ángulo de rotación del cigüeñal (en grados). y al inicio de la siguiente inyección prácticamente se eliminan. venciendo la fuerza de tensión previa que tiene el resorte 11. etc. Esta onda se desplaza por la tubería a una velocidad igual a la velocidad de propagación de las perturbaciones en el combustible a = (1200 . 3) donde es la velocidad volumétrica de suministro del combustible que sale por el pulverizador del inyector (VJny el volumen de combustible suministrado desde el inicio de la inyección).FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 3 de 6 la cantidad de combustible que sale del pulverizador en función del tiempo o del ángulo de rotación del árbol de levas de la bomba de inyección. que se suministra por el pulverizador del inyector en función del tiempo o del ángulo de rotación del árbol de levas de la bomba de inyección (10.4) La característica diferencial se muestra en la figura 10.3). son los instantes del inicio y del final de La característica integral de inyección (curva 2) determina la cantidad de combustible que ha salido por el pulverizador del inyector desde el inicio del suministro instante arbitrario: hasta un (10. obtenemos (10.3 (curva 1).5) La magnitud Vlny gráficamente se representa por el área rayada. La característica diferencial de inyección es la variación del caudal volumétrico o másico de combustible. Sustituyendo el tiempo por el ángulo de rotación del árbol de levas. La última función es la más común. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3.html 22/09/2005 . donde suministro de combustible respectivamente. encerrada debajo de la curva característica diferencial de inyección (véase la figura 10. La duración de la inyección . además puede representarse en forma de una característica diferencial o integral de inyección. de preparación de la mezcla y de combustión en el motor Diesel.html 22/09/2005 . Conociendo la densidad del combustible .5) desde el inicio hasta el final del suministro determinamos la cantidad de combustible dosificada por cada inyección . En este caso.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 4 de 6 Figura 10. así como la complejidad de modificar experimentalmente los parámetros de inyección. puede hallarse la cantidad másica de combustible que se suministra en cada inyección : (10. La magnitud queda definida por los regímenes de carga y de velocidad del motor Diesel y se mide en unidades de volumen.6) Las características integrales de inyección pueden presentarse en magnitudes adimensionales. Integrando la expresión (10. la cual se denomina suministro cíclico. no permiten determinar la forma óptima de la curva característica de inyección incluso para tan solo un tipo de cámara de combustión Sin embargo. los valores de los parámetros trazados en el eje de ordenadas se dividen entre la magnitud del suministro cíclico de combustible. el material acumulado hace factible formular los siguientes requerimientos generales para elegir las características de inyección: file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3. La ausencia de un método de cálculo que vincule los procesos de suministro de combustible.3 Característica diferencial e integral de la inyección. 4. lo que incrementa el retardo de la inflamación. 1.html 22/09/2005 . 10. Característica de inyección al haber inyección adicional de combustible. ya que las gotas tienen mayor velocidad y pueden alcanzar las zonas más alejadas de la cámara. 10. con el fin de mejorar la utilización del aire después de haberse iniciado la combustión. Al inicio de la inyección. la velocidad de suministro de combustible al cilindro deberá ser no demasiado grande para que durante el retardo a la inflamación en la cámara de combustión no se acumule ni se evapore mucho combustible. lo que conducirá a que la intensidad de crecimiento de la presión durante el proceso de combustión resultará menor. cuando las velocidades de suministro son muy bajas el combustible se pulveriza mal. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3. Al mismo tiempo.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 5 de 6 Fig. Características de inyección de diferentes tipos Fig. Es deseable que la masa fundamental de combustible se introduzca a creciente velocidad. 2.5. Por lo tanto. debido a su pequeña energía cinética.html 22/09/2005 . Es muy difícil que tales gotas quemen rápidamente y puede tener lugar la formación de partículas de carbono que después se expulsan en el proceso de escape a la atmósfera contaminando el medio ambiente.5 se muestran las características para el caso de que existan inyección principal y adicional de combustible. la velocidad de suministro de combustible crece gradualmente y sólo una relativamente pequeña masa de combustible se dosifica con velocidades decrecientes (las superficies rayadas /// y IV). 4. Características de inyección más favorables se muestran en la fig. en las zonas que tienen bajo contenido de oxígeno. Los oscilogramas de la presión Pp (curva 1) y del recorrido de la aguja (curva 2) muestran que la inyección adicional es originada por la elevada amplitud de la segunda onda de presión que llega al inyector desde la bomba. Además. 178 . La curva 3 caracteriza la inyección principal y la curva 4. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_3. Para la máxima dosificación de combustible la duración de la inyección no debe exceder de 35 . Por estas mismas razones no deben haber inyecciones adicionales de combustible (subinyecciones) después de finalizado el suministro. La curva mostrada en la figura 10. vemos que para esta característica de inyección resulta muy grande la cantidad do combustible suministrada con velocidad decreciente (superficie //). Las características de inyección más típicas se ilustran en la figura 10. no es conveniente utilizar el equipo de dosificación de combustible con semejante característica de inyección en el motor Diesel.4 . La inyección debe terminar bruscamente. En este caso.4. En la figura 10. se quedan cerca de la tobera. la adicional.b y c. comparando las superficies rayadas / y //. Las gotas grandes que se forman cuando la inyección termina con languidez.a corresponde a una dosificación muy intensa en el inicio de la inyección y a un extendido final del suministro. Es en extremo indeseable que chorree combustible al final del suministro.45° del ángulo de rotación del cigüeñal.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 6 de 6 3. 2).html 22/09/2005 . cada elemento (o sección) suministra combustible solamente a un cilindro del motor y. Para un desplazamiento infinitamente pequeño del émbolo buzo en el casquillo.7) donde fE es el área de la base del émbolo buzo. parte del combustible se expulsa a través de ella. Este es el elemento más complejo del sistema de alimentación del motor Diesel. así como los parámetros físicos del combustible y los regímenes de funcionamiento del sistema de inyección. en conjunto con otros elementos del sistema. se desprende que el volumen VE en el casquillo se llena de combustible fundamentalmente a través de la lumbrera 2. el desarrollo necesario del proceso de inyección. Este suministra también parte del combustible al inyector. Las bombas de inyección. se clasifican también según los métodos de dosificación (variación del suministro cíclico).FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 1 de 16 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL 10. La apertura y cierre de las lumbreras 2 y 12 son controladas por el émbolo buzo. Otro tipo de bomba de inyección es la de distribuidor de uno o dos émbolos. En las bombas de combustible. sa la carrera activa del mismo. de la tubería de conducción y del inyector. Bomba de inyección de alta presión. Durante el movimiento del émbolo buzo. él desalojará el volumen: file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. suministra combustible al inyector y asegura. el número de secciones es igual al número de cilindros. Del estudio sobre el funcionamiento de la sección de la bomba (véase la figura 10. en la cual cada sección suministra combustible a varios cilindros del motor (hasta 6 cilindros). Dosifica el combustible en correspondencia con el régimen de funcionamiento del motor. El volumen barrido por el émbolo buzo durante la carrera activa se denomina suministro geométrico de la sección de la bomba (10. se denominan comienzo y final geométrico de suministro. El recorrido del émbolo buzo desde el comienzo geométrico hasta el final geométrico de suministro se denomina carrera activa.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE INYECCION DE COMBUSTIBLE Sobre el desarrollo del proceso de inyección influyen fundamentalmente las particularidades de la estructura del elemento impulsor en la bomba de combustible de alta presión. respectivamente. denominadas de varias secciones. como ya so ha indicado. Los instantes de completo cierre de la lumbrera 2 por la base del émbolo buzo y el inicio de la apertura de la lumbrera 12 por el borde helicoidal 13. por consiguiente. Otra parte del mismo so derrama por la lumbrera 12 durante el corte. 6 se representan las curvas de variación de la carrera sE y de la velocidad del émbolo buzo de la bomba de inyección para levas con perfiles tangencial y convexo a igual velocidad de rotación n1. 10.8 entre embolo buzo . obtendremos la velocidad volumétrica de suministro de combustible por el Este último durante el suministro de combustible es desplazado por la leva.6 Variación del recorrido sE y de la velocidad vE del émbolo buzo. En la figura 10.8) donde es el volumen barrido por el émbolo buzo. Allí mismo se indican la carrera del émbolo buzo s0 desde el inicio del movimiento hasta el cierre de las lumbreras en el casquillo y la carrera activa sa. La curva de variación de la velocidad del émbolo buzo en función del ángulo de rotación dé la leva en la gama comprendida entre el inicio geométrico y el final de suministro (en una determinada escala) representa la característica geométrica de la inyección.8 Fig.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 16 (10.html 22/09/2005 . aumenta la velocidad del émbolo buzo. la velocidad del émbolo depende de la forma del perfil y de la velocidad de rotación de la leva. así como la duración geométrica total de suministro . Integrando la expresión 10. El perfil tangencial. Por lo tanto. b — leva con perfil convexo y el Inyector-bomba AR20A2 file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. asi como de las fases geométricas de inyección cuando n1 = 100 rpm: a — leva con perfil tangencial y el par del émbolo buzo de los motores Diesel de cuatro tiempo YaMz. determinada por la sección de impulsión de la bomba. el desplazamiento y la velocidad del émbolo buzo. En las bombas de inyección de los motores Diesel para tractores y automóviles los más difundidos son dos tipos de perfiles de levas: el convexo y el tangencial. respectivamente. lo que permite reducir la duración del suministro geométrico y real. En el eje de las abscisas se han marcado el comienzo (punto I) y el final (punto II) geométricos de suministro. Dividiendo ambas partes de la ecuación 10. en comparación con el convexo. su área es pequeña y la presión pE decrece hasta pasp gradualmente.html 22/09/2005 . por consiguiente. el combustible regresa al canal de suministro desde el espacio VE en el casquillo a través da la lumbrera de admisión. El aumento del área y de la velocidad del émbolo buzo y. la compresibilidad del combustible en los volúmenes del casquillo sobre el émbolo buzo y en el racor de la bomba. cuando comienza la apertura de la lumbrera de corte. debido al estrangulamiento. la válvula de impulsión puede comenzar a desplazarse ya antes del inicio geométrico del suministro y se eleva la presión en el espacio V'z del racor de la bomba. En consecuencia. Esto conduce al aumento de la presión pE en el espacio VE.9 se desprende que el área debajo de la curva en el tramo la bomba. Las fases reales de suministro y la forma de la onda de presión en la bomba difieren de las geométricas debido a la influencia de los siguientes factores: el estrangulamiento en las lumbreras del cuerpo del émbolo buzo y de la válvula de impulsión. Por lo tanto. La compresibilidad del combustible en los espacios VE y V´E de la sección de impulsión conlleva. la velocidad volumétrica real es directamente proporcional al suministro geométrico de file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. La sección de paso de la lumbrera disminuye. la onda de presión reflejada desde el inyector hacia el racor de la bomba. En este caso. a medida que el émbolo buzo se desplaza. ya que es necesario derramar mayor cantidad de combustible del espacio en el casquillo a los canales de la bomba. de la velocidad de rotación de la leva conduce a la intensificación de la influencia que ejerce el estrangulamiento sobre el desarrollo del proceso de suministro del combustible. La influencia del estrangulamiento también crece a medida que disminuye el suministro cíclico. en el segmento de crecimiento de las presiones pE y p´E a la acumulación de una parte de combustible en estos volúmenes. El estrangulamiento surge al derramarse el combustible por los orificios de pequeña sección. obtendremos (10.9) donde n1 se expresa en rpm. Por lo tanto.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 3 de 16 entre los límites comprendidos desde el comienzo hasta el final del suministro geométrico. en el segmento de le carrera del émbolo buzo s0. las fugas de combustible a través de los huelgos entre el émbolo y el cuerpo. Los principales factores que influyen en la formación de la onda de presión en la bomba se analizan a continuación. la rigidez de las piezas en la sección de impulsión y en el mando. mientras que la velocidad volumétrica do suministro QE crece por efecto del incremento de vE. la onda de presión directa en la bomba puede surgir antes del comienzo geométrico de suministro. sustituyendo en este caso el tiempo por el ángulo de rotación del árbol de levas . Al final del suministro. por eso el final real del suministro de la bomba se retrasa en comparación con el geométrico. Del segundo miembro de la expresión 10. De esta manera se elimina el derrame inverso de combustible durante la carrera de regreso del émbolo buzo y la penetración del aire hacia la cavidad de alta presión. En la carrera de bombeo. la velocidad de rotación del árbol de levas de la bomba y el suministro cíclico. después de que el cinturón de descarga sale del agujero del asiento (pE – p´E > 0) el combustible pasará desde el volumen en el casquillo VE al espacio del racor V´E. La influencia de la compresibilidad del combustible se manifiesta en grado tanto mayor cuanto más elevadas sean la velocidad de incremento de la presión. esto conduce a un retardo del final de suministro y al crecimiento de la duración de la inyección. La válvula impelente asegura también la obtención de condiciones idénticas en los volúmenes V'E. en comparación con el geométrico y para mejorar la uniformidad del suministro de combustible a los cilindros el casquillo y el émbolo buzo se fabrican con elevada precisión. Cuando la válvula se separa de su asiento 4. de la tubería de presión Vt y del pulverizador del inyector Vp) del volumen VE y la cavidad de baja presión en el intervalo entre las inyecciones o cuando el motor no funciona. Con ayuda de la válvula impelente se puede (como se mostrará más adelante) corregir las características de velocidad del suministro de combustible. Esto es necesario para evitar que el combustible de baja viscosidad (gasolina) pase al cuerpo de la bomba y altere la lubricación de las levas y taqués. aumentando la presión p´E y desalojando combustible a la tubería de impulsión. o el combustible que penetra por dicho huelgo se evacua. Al cortar el paso al combustible pE – p´E < 0. El huelgo entre el émbolo buzo y el casquillo es tan sólo de .7-a). Las presiones en el sistema crecen al incrementar el suministro volumétrico del émbolo buzo. En la parte superior la válvula impelente tiene una cabeza cónica (seta) 1 y un cinturón o faja de descarga 2. El suministro cíclico Vsc se determinará por la suma algebraica de la cantidad de combustible que ingresa del volumen VE al V´E y que retorna a través de la válvula impelente durante su movimiento en el proceso de suministro de combustible en la bomba. Funciones y principio de trabajo de la válvula impelente de la bomba. éste se mueve en dirección contraria y la válvula se dirige hacia su asiento. Durante el corte de combustible. ocupa parte del volumen del racor. Si las presiones pE y p´E comienzan a disminuir.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 4 de 16 de suministro del combustible por la bomba será menor que la geométrica.html 22/09/2005 . file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. entonces el combustible se expande y se incrementa su suministro en comparación con la geométrica. Para disminuir la influencia de las fugas que reducen la velocidad real de suministro del émbolo buzo. La válvula impelente o de impulsión separa los volúmenes de la cavidad de alta presión (volumen del racor de la bomba V´E. Vt y Vp antes de comenzar cada inyección de combustible e influye esencialmente sobre la magnitud de la presión residual pr en los mismos. mientras que en la parte inferior está el vástago 3 con cuatro ranuras para el paso de combustible. En las bombas de inyección de los motores Diesel para automóviles y tractores las que más ampliamente se emplean son las válvulas impelentes tipo de seta (figura 10. En las bombas de los motores Diesel de diversos carburantes se introduce lubricante pesado en el huelgo entre el émbolo buzo y el casquillo. el valor de ésta en el sistema y mayores resulten los volúmenes comprimidos de combustible. Las funciones de los orificios pueden ser cumplidas también por el huelgo entre las superficies laterales del cinturón de descarga y del canal direccional del asiento. El espacio Vdes se denomina volumen de descarga.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 5 de 16 Al final de la inyección. En algunos casos. En la carrera de impulsión el combustible pasa file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. por ejemplo. En la figura 10.a). Esto contribuye a una rápida interrupción del suministro de combustible por el inyector y evita la posibilidad de inyecciones adicionales de combustible. en el racor de la bomba se libera el siguiente volumen donde es el área de la sección transversal del cinturón de descarga de la válvula. Estructuras de válvulas impelentes. El principio de trabajo de la válvula de pistón es análogo al de tipo seta.7 . que se aprieta contra el asiento 9 por el resorte 11. lo que conduce a la perturbación de la discontinuidad del líquido en las cavidades mencionadas de la línea de impulsión (V´E. y de una válvula adicional 8 con su resorte 7. la presión p'E disminuye en mayor grado y por esta razón la presión residual pr decrece. Al incrementar el volumen de descarga. La válvula impelente doble no posee volumen de descarga. 10. Los volúmenes libres que se forman se rellenan con vapores o con aire que se desprenden del combustible. La válvula impelente doble está compuesta de una válvula plana 10. Las válvulas impelentes de este tipo se denominan válvulas correctoras. hasta una presión igual a la tensión de los vapores de combustible la cual es sumamente pequeña. Desde este instante se interrumpe el paso de combustible entre los volúmenes VE y V´E. la carrera de la válvula desde el instante en que el borde inferior del cinturón de descarga ingresa al canal hasta que la cabeza de válvula toca su asiento (figura 10. Se emplean también válvulas impelentes tipo pistón (figura 10.7 d). Vt y Vp).7-b se muestra la válvula tipo seta con dos orificios uno central 5 y el otro lateral 6.c) y dobles (figura 10. la presión residual disminuye Fig. hy. ingresa al canal del asiento 4. a través de los cuales pasa el combustible sin hacerlo por el cinturón de descarga. cuando la válvula impelente desciende.7.7 . la presión p'E disminuye bruscamente. Al seguir descendiendo la válvula impelente. en los suministros parciales del sistema de alimentación de los motores Diesel YaMZ-236. Como resultado de la liberación de cierto volumen en el racor de la bomba.html 22/09/2005 . el cinturón cilíndrico 2 con su borde inferior. al emplear. para los sistemas estudiados de suministro de combustible en los motores Diesel de vehículos. Inyectores y características de los pulverizadores. Durante el corte de combustible P'E > pE y la válvula 10 se aloja en su asiento.5 . El tipo dé pulverizador se determina fundamentalmente por la forma de la cámara de combustión. puede obtenerse la necesaria presión residual pr. además. El combustible comienza a pasar desde el volumen V´E al espacio VE y la presión p´E disminuye. Para garantizar un suministro uniforme de combustible entre los cilindros del motor Diesel es necesario que las tuberías de impulsión que se instalan tengan volúmenes Vt similares y posean aproximadamente iguales resistencias hidráulicas. El combustible y las menudas partículas abrasivas en él suspendidas. como se desprende de la fórmula 10. entre los conos de las agujas file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4.1. combustibles de baja viscosidad en los motores Diesel rápidos. En todos los pulverizadores mostrados en la figura 10. Estos últimos también se desgastan como resultado de los golpes cuando se alojan sobre su asiento. los cuales tienen órganos de cierre entre la tubería de impulsión y los orificios de pulverización. En los motores Diesel para vehículos se emplean inyectores tipo cerrado. al moverse en el pulverizador a grandes velocidades. Por eso en los motores Diesel se tiende a instalar tuberías cortas. Las válvulas impelentes dobles se utilizan en las bombas de inyección tipo distribuidor que se instalan en algunos motores Diesel de tractores. El impulso de la presión desde la bomba hasta el inyector se transmite a través de la tubería de impulsión. en caso de elevadas caídas de presiones P'E . Al aumentar la longitud de la tubería de impulsión se gasta más tiempo en el movimiento de la onda desde la bomba hasta el inyector. de una misma longitud. El órgano de cierre (aguja o válvula) puede mantenerse en posición cerrada ya sea debido a la fuerza ejercida por la tensión previa del resorte o bien a la presión de un fluido hidráulico. Últimamente se estructuran inyectores cuyo órgano de cierre se controla por un electroimán de alta velocidad. La tubería debe tener también insignificantes deformaciones al pasar la onda de presión y poseer elevada resistencia mecánica.5 m. La longitud de la tubería de impulsión en los motores Diesel para vehículos generalmente no sobrepasa 1. Por eso. desgastan los orificios-toberas y los conos de cierre.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 6 de 16 desde el volumen VE al volumen V´E a través de la ranura anular entre la válvula 10 y el asiento 9. En el pulverizador puede surgir el desgaste tipo cavitacional. Tubería de impulsión. La forma final de la característica de inyección depende del inyector. Los que más ampliamente se emplean son los pulverizadores cerrados: de tobera y válvula (10.8-c).3 mm) y un diámetro interno de 1. pueden despreciarse las pérdidas de energía que se producen en el sector de inyección durante el movimiento deja onda de presión. las tuberías de impulsión se fabrican de aceros aleados con paredes de gran grosor (2 . Eligiendo la fuerza de tensión previa del resorte 7.8. Este influye en la pulverización del combustible y en su distribución por la cámara de combustible. El elemento más importante del inyector es el pulverizador que parcialmente sobresale en la cámara de combustión y está sometido a la acción de las elevadas temperaturas.8-b) y con tetón (10. Se incrementa también el volumen de combustible Vt contenido en la tubería. Las pérdidas de energía en este proceso deben ser mínimas.pE se abre la válvula adicional 8 comprimiendo el resorte 7. de orificios múltiples sin tetón (10. En este caso.8-a). El órgano de cierre generalmente se abre bajo la presión del combustible inyectado (inyectores con mando hidráulico).html 22/09/2005 . Sin embargo.3 mm. 8 . éstas varían a medida que se desplaza la aguja. b Fig. Los pulverizadores de tetón tienen tres secciones de estrangulamiento: .cuerpo del pulverizador. La En el pulverizador de tobera y válvula además hay una sección adicional de estrangulamiento así como una sección de estrangulamiento de los orificios de pulverización . 4 – cuerpo de la válvula del pulverizador. El ángulo del cono inferior del tetón se elige partiendo de las condiciones de obtener el más efectivo desarrollo del proceso de trabajo del motor Diesel.html 22/09/2005 . Los pulverizadores representados en la figura 10.8 . 10.0 mm. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 7 de 16 (válvulas) y los asientos se forma una sección de paso de estrangulamiento superficie crece a medida que se abre el órgano de cierre. La sección de estrangulamiento también existe en el pulverizador dé orificios múltiples sin tetón. En la punta de la aguja del pulverizador de tetón hay una cabeza cónica (fig. 7. .resorte. 5 . 1 .6 mm.8-c) cuyo diámetro dt es igual a 1. 9 – aguja. El número de orificios de pulverización oscila de uno a siete y sus diámetros desde 0.0. Los pulverizadores de tetón se utilizan en los motores Diesel con cámaras de combustión separadas.8. se emplean en los motores Diesel con cámaras de combustión de una sola cavidad. Estructuras de pulverizadores en los inyectores cerrados: I y II . 6 – boquilla del pulverizador. 3 – arandela del resorte. 1.a.tuerca de apriete.15 hasta 0. 2 seguros-cunas.válvula. 10. La parte final del tetón se estructura generalmente en forma de dos conos seccionados unidos por sus bases menores.5 y 2.conos topes de los pulverizadores en los Inyectores de los motores Diesel D-37 y YaMZ de cuatro tiempos. 0. actúa sobre la superficie que se forma como consecuencia de la diferencia de áreas entre el diámetro máximo de la aguja da y el diámetro del borde de cierre dx. que se determina basándose en la igualdad del caudal de combustible que pasa a través de ella y de todas las secciones de estrangulamiento para una misma caída de presiones. k. La sección equivalente de estrangulamiento del pulverizador se calcula conforme a la fórmula (10. La variación de la sección equivalente de paso en el pulverizador en función del file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. 10. Todas las secciones de estrangulamiento del pulverizador pueden ser reemplazadas por una sección equivalente de paso convencional.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 8 de 16 La presión del combustible que obra sobré el órgano de cierre.5 mm.9 Características de los pulverizadores de inyectores cerrados. el número de secciones. Esta superficie se denomina faja diferencial.html 22/09/2005 . en caso de instalar un pulverizador con aguja. Fig.10) donde son las secciones de estrangulamiento del pulverizador que se sustituyen. El desplazamiento máximo de la aguja (válvula) en el pulverizador por lo común es no mayor que 0.2 . aguja. Las características de los pulverizadores se utilizan para calcular la cantidad de combustible que sale del inyector en cada instante de tiempo (características de inyección). Los valores máximos de la superficie equivalente en estos pulverizadores se determinan fundamentalmente por la sección de paso de los orificios de pulverización. La reducción del en este pulverizador. Por eso la magnitud de en los diferentes segmentos del desplazamiento del órgano de cierre. El cálculo en cada instante se efectúa aplicando la ecuación del caudal de combustible para el movimiento estacionario: file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. 10. para todos los pulverizadores mostrados en la fig. si se conocen la presión pP y la carrera de la aguja y. La curva 1 representa la característica del pulverizador del motor Diesel D-37 de orificios múltiples con aguja. 10. las secciones de . Por ejemplo. cuando y > 0.html 22/09/2005 . la sección de estrangulamiento mínima resulta la de los orificios de pulverización incluso siendo pequeños los levantamientos de estrangulamiento determinantes son las secciones la .FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 9 de 16 desplazamiento de su órgano de cierre pulverizador. El cono adicional incrementa la sección . 10. mientras que la curva 3 es la característica del pulverizador del motor Diesel YaMZ-236 de orificios múltiples.b). Al comparar estas curvas. Para grandes elevaciones de la aguja (válvula) en los pulverizadores de orificios múltiples. En la fig. La curva 2 representa la característica del pulverizador de tobera y válvula. en el inicio del desplazamiento de la aguja (válvula). siendo y > 0. la cual al aumentar el desplazamiento de la aguja “y” se incrementa y respectivamente crecerá también el valor de .8 . se denomina característica del Del análisis de la expresión (10.1 mm se debe a que en este segmento la la cual disminuye a medida que la válvula se La curva 4 es la característica del pulverizador de tetón área .8 la sección mínima es la . para los pulverizadores de los inyectores de los motores de cuatro tiempos YaMZ se incrementa más rápidamente que en los pulverizadores de los inyectores de los motores Diesel D-37. La disminución de la sección sección determinante resulta desplaza.10) se desprende que cuanto menor sea la magnitud tanto mayor será su influencia sobre la sección equivalente .275 mm. Esto se debe a la existencia de un cono adicional en la aguja del pulverizador del inyector YaMZ (véase la fig. En el pulverizador de tetón. se determina por el carácter de variación que tiene la menor de las secciones de estrangulamiento en este segmento.9 se ilustran las características de los pulverizadores cerrados. se infiere que la superficie en el segmento inicial de desplazamiento de la aguja. tiene lugar debido a la disminución de la sección al desplazar la aguja en este segmento. mientras que en el punto 1. En la fig. En el punto 2 la presión resulta suficiente para vencer la fuerza de tensión del resorte del inyector (pp = ppo) y la aguja comienza a levantarse en el pulverizador. Fig.en el volumen Vp del pulverizador del inyector.10. Allí mismo se muestra con línea de trazos la variación de la presión p'E en el racor de la bomba. Las curvas se refieren a un inyector con pulverizador de orificios múltiples sin tetón.10 se muestran la variación de la presión pp en el pulverizador (curva /).11) Partiendo de la identidad entre las características de los pulverizadores patrones y los producidos en serie se puede controlar la calidad de su fabricación. el desplazamiento de la aguja “y” (curva II) y la característica de la inyección. al salir el combustible al medio ambiente (curva III) en función del ángulo de rotación de la leva. 10. 10. Como resultado del incremento del file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. En el punto 1´ comienza la elevación de la presión en el racor de la bomba.html 22/09/2005 . del desplazamiento de la aguja en función del ángulo de rotación del árbol de levas y características de inyección para un inyector con pulverizador de orificios múltiples. Variaciones de las presiones en el racor de la bomba y en el pulverizador.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 10 de 16 (10. Con el crecimiento da la tensión previa del resorte la aguja comienza separarse de su asiento siendo mayor la presión inicial ppo en el pulverizador.11). y la presión del combustible en el pulverizador puede ser menor que la presión del gas en la cámara de combustión (pp < pcil ) antes de que la aguja encaje en su asiento. en este caso se incrementa la fuerza del golpe de la aguja contra su asiento y disminuye la durabilidad del pulverizador. la aguja se sienta en su alojamiento con mayor precisión al final de la inyección. Una vez iniciado el corte de combustible la presión bruscamente disminuye en la cavidad situada encima del émbolo buzo. las masas de las piezas en movimiento del inyector. Al reducir las secciones de paso del pulverizador (disminución de ) se eleva la presión en la bomba y en el inyector.4). lo que se explica por el incremento de la superficie sobre la cual actúa la presión del combustible después de que la aguja se ha levantado. Además resulta más probable la aparición de inyecciones adicionales por efecto del crecimiento de pr. la válvula de impulsión comienza a descender hacia su asiento y la presión en el racor de la bomba disminuye. En el punto 7 la aguja comienza a desplazarse desde el tope hacia su asiento. Después de un período no prolongado de funcionamiento de semejante pulverizador habrá que reemplazarlo o limpiar los orificios de pulverización y restablecer la movilidad de la aguja. Por eso. El combustible sigue saliendo del pulverizador durante el período de descenso de la aguja. lo que frena su movimiento. preciso fin del proceso de inyección y fiable funcionamiento del pulverizador. la presión del combustible es menor que al iniciarse su elevación (punto 2). El inicio y el final del suministro de combustible corresponden a los ángulos (mientras que la duración de la inyección es igual a . La velocidad de suministro del combustible desde el inyector (característica de inyección). Sobre el desarrollo del proceso de inyección influyen las siguientes peculiaridades estructurales del inyector: la característica del pulverizador. Las fuerzas de inercia dependen de la masa que tienen las piezas en movimiento del inyector. etc. crece el nivel general de las presiones en la cavidad de impulsión. se alarga el proceso de inyección debido a una mayor influencia de la compresibilidad del combustible. la fuerza de la tensión previa en el resorte. Al final de la inyección la fuerza del resorte parcialmente se equilibra por las fuerzas de inercia y de fricción. En el instante en que la aguja se apoya hacia su asiento (punto 8). además en tanto mayor grado. Además.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 11 de 16 volumen en el pulverizador por efecto del levantamiento de la aguja y de la salida del combustible desde el inyector. que impiden el movimiento veloz de la aguja al comienzo y al final de la inyección. cuanto file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. para cada posición de la aguja (curva ///) se calcula recurriendo a la ecuación (10. en las modernas estructuras de inyectores se tiende a disminuir la masa de las piezas en movimiento. Los gases calientes en este caso. comienzan a pasar desde el cilindro a la cavidad del pulverizador. Cuando la aguja llega al tope la presión pp se incrementa (segmento 5 6). la presión de inyección puede disminuir en cierto tramo (segmento 3 . Sin embargo. Desde el punto 6 empieza el correspondiente descenso de la presión en el inyector. Las fuerzas de inercia de las masas en movimiento del inyector y la fricción entre la aguja y el cuerpo del pulverizador también dificultan el encaje de la aguja. cuando la aguja se asienta desaloja combustible del volumen Vp del pulverizador. La tensión previa del resorte se elige partiendo de la condición de garantizar un efectivo desarrollo del ciclo de trabajo.html 22/09/2005 . como consecuencia de lo cual se carbonizan rápidamente las secciones de estrangulamiento y se forman depósitos en la superficie de la aguja. html 22/09/2005 . Influencia de la velocidad del motor en los parámetros del proceso de inyección. 10. Además de los parámetros constructivos y de regulación del sistema de alimentación sobre el desarrollo del proceso de inyección ejercen influencia los regímenes de funcionamiento.11 se ilustra la característica de inyección del sistema de alimentación en los motores Diesel de cuatro tiempos YaMZ. la duración de la inyección y la presión pp crecen. Al comparar las curvas. se desprende que cuando se incrementa n1 la inyección de combustible comienza más tarde. Fig. Características de inyección a diferentes velocidades n1. En la fig. Cuando se incrementa la velocidad de rotación del árbol de levas de la bomba desde 450 hasta 1050 rpm. manteniendo constante la posición de la cremallera de la bomba de inyección de los motores Diesel YaMZ (dor = 0.34 mm) el final de la inyección también se desplaza hacia el lado de retardo.11.12 se muestran las variaciones de la duración real de la inyección y de la presión máxima en el volumen Vp del pulverizador en el campo operacional del régimen de velocidad del sistema para alimentar los motores Diesel de cuatro tiempos YaMZ. la velocidad máxima volumétrica de suministro por grado de rotación del árbol de levas disminuye. En la figura 10. 10. Para los motores file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. manteniendo constante la posición de la cremallera y a diferentes velocidades de rotación del árbol de levas de la bomba n1.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 12 de 16 más elevada sea la velocidad de rotación del motor Diesel. 10. el suministro cíclico será: (10. De la fórmula (10.12.12) se deduce. La magnitud requerida para el suministro cíclico se determina por el régimen de velocidad del motor Diesel y por la carga externa.html 22/09/2005 .c =115 mm3 para n1 = 1050 rpm.34 mm): Vs. Estas variaciones de los parámetros en el proceso de suministro de combustible se explican por la influencia. la posición de la cremallera de la bomba se mantiene constante Influencia del suministro cíclico y de los métodos de su variación sobre los parámetros del proceso de inyección. que el suministro cíclico puede variarse actuando sobre la carrera activa del émbolo buzo o sobre .12) Para el equipo de inyección de los motores Diesel de vehículos en el régimen nominal de funcionamiento el coeficiente . La influencia de los factores anteriormente analizados sobre el desarrollo del proceso de inyección y.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 13 de 16 Diesel rápidos en el régimen nominal la duración real de la inyección es 1. puede considerarse a través del coeficiente de suministro Entonces. cada vez más fuerte.7).8 . por lo tanto. Fig. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4.c. considerando la expresión (10. que ejercen el estrangulamiento y la compresibilidad del combustible a medida que aumenta n1.2 veces mayor que la geométrica.2. Variación de la duración real de la inyección y de la presión máxima en el volumen Vp del pulverizador en función de la velocidad de rotación n1 en los motores Diesel de cuatro tiempos YaMZ (dOr = 0. también sobre la magnitud de Vs. En vista de que el inicio del proceso de inyección se realiza a temperatura y presión más elevadas en el cilindro. Se emplea en todos los motores Diesel para automóviles y tractores soviéticos en los cuales el equipo de inyección es del tipo separado. b . En caso de regular Vs..S.equipo de Inyección de los motores Diesel YaMZ.13. En el primer método de regulación. n1 =800 rpm. a que la fabricación del émbolo buzo resulta relativamente sencilla (tiene sólo un borde helicoidal) este método se utiliza ampliamente. 3. 10. Características de inyección para diferentes suministros cíclicos: a . Las características de inyección para el sistema de dosificación de combustible que usa este émbolo buzo a diferentes suministros cíclicos se muestran en la fig. Variando simultáneamente el inicio y el final del suministro. además. el retardo de la inflamación se file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. 2. al elevar la carga.M.html 22/09/2005 . Fig. c . leva convexa estándar. cambian el suministro cíclico variando la carrera activa del émbolo buzo. n1 = 1050 rpm (dor= 0. Debido a que la desviación de las fases de inyección con respecto a las óptimas es insignificante. mientras que el comienzo del suministro se mantiene aproximadamente constante.c variando el comienzo de la inyección. n1= 700 rpm. la carrera activa se incrementa y el final del suministro se retrasa. el inicio geométrico de suministro al disminuir la carga se desplaza hacia el P.a.13 . Variando el final de Ia inyección sin cambiar el inicio del suministro. Pueden emplearse tres métodos para regular el suministro: 1.2.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 14 de 16 En la bomba de inyección con corte. el final geométrico de suministro se mantiene constante. Variando el inicio de la inyección sin cambiar el final del suministro. 10.inyector bomba AR-21.34 mm).inyector-boinba AR-21AZ. Con este fin el borde de corte se hace en forma de una ranura helicoidal. leva tangencial. 10. cuya sección de impulsión se muestra en la fig. nos muestra que al disminuir el suministro cíclico la duración de la inyección decrece.13 . Una vez terminado el suministro el émbolo buzo comenzará a descender y el ciclo se repetirá. el combustible pasa a través de la sección de estrangulamiento de la válvula bajo una diferencia de presiones constante Pasp — PV y llena el espacio del casquillo (fig. Durante la carrera descendente del émbolo buzo (fig.13. mientras que el final comienza antes. en este caso el émbolo buzo debe tener dos ranuras helicoidales (inyectores-bombas AR-20A3. se interrumpe el ingreso de combustible al espacio VE y comenzará la condensación de los vapores que se han quedado (fig. El combustible que quedó en este volumen parcialmente se evapora y se crea una presión igual a la tensión de vapor del combustible pv. pueden obtenerse eligiendo el paso de la ranura helicoidal del émbolo buzo. al disminuir el suministro cíclico. de acuerdo a la característica de carga. en una primera aproximación. En la fig.c en correspondencia con la expresión (10. se instala un estrangulador especial.10. para lo cual. El llenado continúa hasta que permanezca abierta la lumbrera de admisión o el espacio VE se llene completamente de combustible. En las bombas de inyección con estrangulamiento en la entrada.14-b). 10.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 15 de 16 reduce con respecto al método de regulación sin variar el comienzo de la inyección. Cuando el tope del émbolo buzo abre la lumbrera de admisión. El suministro se producirá solamente después de que tenga lugar la completa condensación de los vapores.14-a) en el volumen del casquillo situado encima del émbolo se origina cierta depresión.14-a): el émbolo buzo 1. será igual a la file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. en el canal que dosifica combustible hacia el émbolo buzo. 10. Las características de inyección con el émbolo buzo de este tipo se ilustran en la fig. el casquillo 2 y la válvula de estrangulación 3.14-d).c se ilustran las características de inyección para diversas posiciones invariables de la cremallera del inyector-bomba AR-23A3. El análisis de las características de inyección.12). En el método combinado de regulación. La carrera geométrica activa del émbolo buzo se mantiene constante para todos los regímenes. Cuando el espacio VE se llena parcialmente de combustible. representadas en la fig. el suministro cíclico. mientras que varían el coeficiente de suministro y el volumen Vs. el inicio geométrico se desplaza hacia el P. Cuando el motor Diesel funciona a cargas parciales. 10. después de cerrar la lumbrera de admisión. Sin embargo. Cuando el émbolo buzo asciende. Los elementos principales de la bomba de inyección con estrangulamiento en la entrada son (fig. cuando la presión pE en el espacio del casquillo del émbolo buzo sea suficiente para desplazar la válvula impelente (fig.14-c). 10.13 -b. AR-23A3). Las fases óptimas de inyección.html 22/09/2005 . los instantes reales de inyección cambian en correspondencia con la variación de las fases geométricas y las presiones máximas de inyección se reducen. el suministro se regula variando la carga de combustible hacia el espacio ubicado encima del émbolo buzo. 10. 10. 10. S. la intensidad de crecimiento de la presión en el período de combustión rápida resulta menor. M. será proporcional a la diferencia de presiones Pasp — PV . en correspondencia con la ecuación del caudal. Por eso. sobre el suministro cíclico se puede influir variando el área de la sección de paso Pasp. el método de estrangulamiento en la entrada se utiliza fundamentalmente para las bombas tipo distribuidor. la magnitud de Vs. Por lo tanto. La diferencia de la resistencia al movimiento del combustible o las oscilaciones de presión en los canales de suministro influyen en el llenado del espacio VE y en la uniformidad de suministro del combustible a los cilindros del motor Diesel. Esquema del funcionamiento de una bomba de inyección con estrangulamiento en la entrada cantidad de combustible que ingresa a este volumen. El final del suministro geométrico se mantiene constante. en caso de bombas de elementos múltiples o de varios inyectoresbombas. 10. Entre las desventajas de las bombas de combustible con estrangulamiento en la admisión figura una elevada complejidad para asegurar un funcionamiento idéntico de todas las secciones impelentes.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 16 de 16 Fig.html 22/09/2005 . del estrangulador o la presión del combustible La regulación del suministro cíclico para este equipo de inyección corresponde a la variación del inicio de la inyección.14. Por eso.c. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_4. durante el cual la lumbrera de admisión permanece abierta. a las áreas de las secciones de paso del estrangulador y de la lumbrera de admisión en el casquillo y al tiempo. FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 1 de 3 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL 10. utilizando ordenadores. El primer método permite. para los parámetros elegidos del equipo de inyección. Ambos métodos de cálculo están basados en la solución de las ecuaciones para el movimiento no estacionario de un fluido compresible no viscoso deducida por N. Para determinar la forma de las ondas de presión directa e inversa en la tubería de impulsión se escriben las ecuaciones de las condiciones de frontera e iniciales para la bomba y el inyector. : Cantidad de combustible suministrada al cilindro del motor por ciclo file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_5.13). el coeficiente de exceso de aire y la densidad del aire en la admisión: (10.13) : Cantidad de aire que ingresa al cilindro del motor en el proceso de admisión. Zhukovsky. si se conocen el coeficiente de llenado.5. El suministro cíclico puede ser hallado de la expresión (10. la característica de inyección y el suministro cíclico. A continuación se examina solamente la determinación del suministro cíclico. CALCULO DEL PROCESO DE INYECCION Y ELECCION DE LOS ELEMENTOS DEL EQUIPO DE INYECCION PARA UN MOTOR DIESEL Existen dos métodos para calcular los sistemas de alimentación de combustible de los motores Diesel de vehículos. El segundo método de cálculo da la posibilidad de elegir los elementos constructivos del equipo de inyección para una característica de inyección prefijada. Los sistemas de ecuaciones diferenciales obtenidos se resuelven aplicando métodos numéricos con pequeños pasos de integración.html 22/09/2005 . E. que es el punto de partida para la elección de la carrera y el diámetro del émbolo buzo de la bomba de combustible. en kg. calcular la variación de la presión en cualquier punto del sistema. en las cuales deberán tenerse en cuenta las peculiaridades constructivas de estos elementos del equipo de inyección. el movimiento de la válvula impelente de la bomba y del dispositivo de cierre de la bomba. Las deducciones de estas ecuaciones y los métodos de su solución se dan en la literatura especial. 14) Para los motores que se están diseñando es más cómodo calcular el suministro cíclico utilizando las magnitudes del consumo específico TABLA 10. obtendremos (10. en kg/m3. . en kg/m3.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 3 en kg.1. Sustituyendo los valores de GC y Ne en la ecuación (10. ge. Si el suministro cíclico se calcula en mm3 y el volumen de trabajo del cilindro se mide en litros. En este caso el suministro cíclico será: (10. en rpm. Donde viene en m3. De la expresión (10. Vs. en m3. en kg/h. Vs.15) ó (10.c en m3. la densidad del combustible.html 22/09/2005 . entonces (10.14) donde pe se da en Pa. . en kg/(W-s).16) puede calcularse el suministro cíclico específico file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_5.15) donde Gc es el consumo de combustible. n.c. Vh en m3. Característica de las bombas de combustible de alta presión supuesto de combustible y de la presión media efectiva.15). la velocidad de rotación del motor. html 22/09/2005 . En caso de emplear sobrealimentación estos valores deberán aumentarse proporcionalmente a la variación de pe y ge.14) ó (10. calculado por la ecuación (10.16). file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_5.1). Aumentando el diámetro del émbolo buzo se reduce la duración del suministro geométrico y crece la presión de inyección. La bomba de combustible se elige usando el suministro cíclico (tabla 10. Los parámetros constructivos del inyector y del pulverizador se escogen durante el proceso de pruebas del motor Diesel en el banco.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 3 de 3 El suministro cíclico por 1 litro de volumen de trabajo del cilindro para los motores sin sobrealimentación . a través de una electroválvula controlada.html 22/09/2005 . en comparación con los sistemas propulsados por levas (bombas rotativas). La diferencia fundamental entre los dos sistemas viene dada por el funcionamiento con mayores presiones de trabajo en los motores diesel. y el inyector (unidad de inyección) realiza las funciones en cada cilindro del motor. .sensor del pedal del acelerador.sensor de revoluciones del cigüeñal. El combustible para la inyección esta a disposición en el acumulador de combustible de alta presión "Rail". La instalación de un sistema "Common Rail" consta de los siguientes elementos: .FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 1 de 15 Capítulo 10 FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL 10. es decir. La palabra "Common Rail" puede traducirse como "rampa de inyección". . del orden de 1350 bar que puede desarrollar un sistema "Common Rail" a los menos de 5 bar que desarrolla un sistema de inyección gasolina. se hace alusión al elemento característico del sistema de inyección gasolina. Esto es debido a que están separadas la generación de presión y la inyección. . la unidad de control electrónica (UCE) calcula a partir de campos característicos programados. Fig. el momento de inyección y la presión de inyección.sensor de revoluciones del árbol de levas. 10.unidad de control (UCE). file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. La técnica utilizada en el diseño del "Common Rail" esta basada en los sistemas de inyección gasolina pero adaptada debidamente a las características de los motores diesel de inyección directa. El conductor preestablece el caudal de inyección.15 Common rail – Bosch El sistema de inyección de acumulador "Common Rail" ofrece una flexibilidad destacadamente mayor para la adaptación del sistema de inyección al funcionamiento motor. La presión de inyección se genera independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección.6 SISTEMAS DE INYECCION DE ALTA PRESION (Common Rail) Descripción del sistema. html 22/09/2005 . Con las informaciones obtenidas.16 Disposición de los elementos que conforman el sistema Common Rail El medidor de masa de aire entrega información a la UCE sobre la masa de aire actual.sensor de presión de "Rail". con el fin de adaptar la combustión conforme a las prescripciones sobre emisiones de humos.sensor de temperatura del liquido refrigerante. 10. Estas funciones sirven para la reducción de de las emisiones de los gases de escape y del consumo de combustible. La función básica de un sistema "Common Rail" es controlar la inyección del combustible en el momento preciso y con el caudal y presión adecuados al funcionamiento del motor. la solicitud de par motor realizado por el conductor. ejemplo: ABS. Función principal. El sensor de revoluciones del cigüeñal mide el número de revoluciones del motor. Una interfaz de diagnostico permite al realizar la inspección del vehículo. la regulación de la presión turbo. Un potenciómetro como sensor del pedal acelerador comunica con la UCE. Funciones adicionales. La ECU procesa las señales generadas por los sensores y transmitidas a través de líneas de datos. En base a los valores del sensor de temperatura del liquido refrigerante y de temperatura de aire. El sistema CANbus hace posible el intercambio de datos con otros sistemas electrónicos del vehículo (p. la evaluación de los datos del sistema file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 2 de 15 . .medidor de masa de aire. Algunos ejemplos de estas funciones son: la retroalimentación de gases de escape (sistema EGR). controlando y regulando. Fig. la regulación de la velocidad de marcha. el inmovilizador electrónico de arranque. etc. a temperaturas bajas y motor frió. control electrónico de cambio). o bien sirven para aumentar la seguridad y el confort. y el sensor de revoluciones del árbol de levas determina el orden de encendido (posición de fase).sensor de presión de sobrealimentación. 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. . a través de una señal eléctrica. En motores equipados con turbocompresor el sensor de presión de turbo mide la presión en el colector de admisión. es capaz de influir sobre el vehículo y especialmente sobre el motor. . la UCE puede adaptar a las condiciones de servicio los valores teóricos sobre el comienzo de inyección. inyección previa y otros parámetros. Comportamiento del sistema. Las consecuencias de ello son: . pero hasta el final de la inyección disminuye otra vez hasta el valor de la presión de cierre de inyector. "inyección principal" y en algunos casos en una "inyección posterior". También el grado de libertad en el momento de avance o retraso de la inyección es mucho mas grande.El desarrollo de la inyección es aproximadamente triangular.17 Comparación de las curvas para inyección convencional y Common Rail Lo anterior mencionado no sucede con el sistema "Common Rail" ya que en estos sistemas la generación de presión esta separada de la dosificación y de la inyección de combustible.html 22/09/2005 . En los sistemas de inyección convencionales (bombas rotativas o en línea) la generación de presión. . la dosificación del combustible así como la distribución van unidos en el mismo dispositivo esto tiene unos inconvenientes: . lo que hace de los motores equipados con "Common Rail" unos motores muy elásticos que desarrollan todo su potencial en toda la gama de revoluciones. Fig. El sistema "Common Rail" divide la inyección en una "inyección previa". Traduciendo estos datos lo que quieren decir es que a bajas revoluciones el motor no desarrolla todo su potencial por tener una baja presión de inyección y altas revoluciones la presión punta de inyección es mayor que la necesaria.La presión de inyección aumenta junto con el nº de revoluciones y el caudal de inyección. .FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 3 de 15 almacenado en memoria.Los caudales de inyección pequeños se inyectan con presiones mas bajas y la presión punta es más del doble que la presión de inyección media.Durante la inyección aumenta la presión de inyección. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. 10. esto tiene la ventaja de poder tener una presión de inyección constante que no dependa del nº de revoluciones. Como consecuencia se reducen los valores NOx de los gases de escape. La inyección previa puede estar adelantada respecto al PMS. El aumento pronunciado de la presión y la punta de presión aguda. Estos efectos reducen el ruido de combustión. Con la inyección principal se aporta la energía para el trabajo realizado por el motor. con lo cual se reduce el retardo de encendido de la inyección principal. a través de las válvulas de escape. La inyección posterior sigue a la inyección principal durante el tiempo de expansión o de expulsión hasta 200º del cigüeñal después del PMS. en muchos casos. hasta 90º del cigüeñal. que origina un "acondicionamiento previo" de la cámara de combustión. En el sistema "Common Rail" se mantiene casi inalterable la magnitud de la presión de inyección durante todo el proceso de inyección. En función del comienzo de la inyección principal y de la separación entre la inyección previa y la inyección principal. menos ruido del motor). La inyección previa contribuye solo indirectamente. Inyección posterior. el combustible no se quema sino que se evapora por calor residual en los gases de escape. mediante la retroalimentación de los gases de escape se conduce otra vez a una parte del combustible a la combustión y actúa como una inyección previa muy avanzada. hacia la instalación de los gases de escape. la presión en el margen del PMS alcanza un valor mayor y el aumento de la presión de combustión es menos pronunciado. el consumo de combustible y.. En la inyección previa se aporta al cilindro un pequeño caudal de combustible (1. No obstante. conduciendo a una dilución inadmisible del aceite lubricante.Se reduce el aumento de la presión de combustión y las puntas de presión de combustión (combustión más suave.4).. el combustible puede incidir sobre la superficie del pistón y la pared del cilindro. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. mediante la reducción del retardo de encendido.html 22/09/2005 . Asimismo es responsable esencialmente de la generación del par motor.La presión de compresión aumenta ligeramente mediante una reacción previa o combustión parcial. contribuyen esencialmente al ruido de combustión del motor diesel. Esta mezcla de de gases de escape/combustible es conducida en el tiempo de expulsión. Inyección principal. para un comienzo de la inyección previa mas avanzado de 40º del cigüeñal antes del PMS. la presión aumenta solo levemente antes del PMS en correspondencia con la compresión.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 4 de 15 Inyección previa. a la generación de par motor. Contrariamente a la inyección previa y principal. las emisiones. La inyección posterior puede aplicarse para la dosificación de medios reductores (aditivos del combustible) en una determinada variante del catalizador NOx. Sin embargo. . En el desarrollo de presión con inyección previa. Asimismo es responsable esencialmente de la generación del par motor. En el desarrollo de presión sin inyección previa. Esta inyección introduce en los gases de escape una cantidad de combustible exactamente dosificada. El combustible en los gases de escape sirve como medio reductor para el oxido de nitrógeno en catalizadores NOx apropiados. pero lo hace de forma muy pronunciada con el comienzo de la combustión y presenta en el sector de presión máxima una punta comparable muy aguda. puede aumentar o disminuir el consumo específico de combustible. hacia la instalación de los gases de escape. pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustión y consiguiendo los siguientes efectos: . Filtro de combustible.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 5 de 15 La inyección posterior retrasada conduce a una dilución del aceite del motor por parte del combustible. . el fabricante del motor debe comprobar si esta dilución es admisible.18 Sistema de combustible de una instalación de inyección con Common Rail. 10.html 22/09/2005 .Depósito de combustible con filtro previo.Bomba previa. Fig.Tuberías de combustible de baja presión. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS COMPONENTES La instalación de un sistema Common Rail se estructura en dos partes fundamentales la parte que suministra el combustible a baja presión y la que suministra el combustible a alta presión. La parte de baja presión consta de: . file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. . . 19 Parte de baja presión Bomba previa. tiene ademas la función de interrumpir el suministro de combustible en caso necesario. la electrobomba de combustible funciona continuamente y de forma independiente del régimen del motor. Una electrobomba de combustible consta de los tres elementos fundamentales. . hacia la bomba de alta presión. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. que normalmente contiene también un tamiz de combustible por el lado de aspiración. Se aplica únicamente en turismos y vehículos industriales ligeros. por el contrario. entre el depósito y el filtro. Los rodillos actúan aquí como juntas de rotación.Tapa de conexión (C).Con la presión necesaria. en la que gira un disco ranurado. 10. Junto a la función de suministrar combustible para la bomba de alta presión. . La misión de la bomba previa es abastecer suficiente combustible a la bomba de alta presión. dentro del marco de una supervisión del sistema. alternativamente. formándose una cámara entre cada dos rodillos del disco ranurado y la pista de deslizamiento de los rodillos. Existen electrobombas de combustible para el montaje en tubería o montaje en el depósito.Electromotor (B) . una bomba de combustible de engranajes accionada mecánicamente. Mediante un circuito de seguridad se impide el suministro de combustible estando conectado la llave de encendido y parado el motor. en la tubería de combustible.A lo largo de toda su vida útil. Las bombas de montaje en tubería se encuentran fuera del depósito. Electrobomba de combustible. La bomba transporta así el combustible continuamente desde el depósito de combustible. dentro del depósito de combustible en un soporte especial. ya que el principio funcional aplicado en cada caso depende del campo de aplicación de la electrobomba de combustible.En cualquier estado de servicio. El combustible excedente retorna al depósito a través de una válvula de descarga. Por la rotación del disco ranurado y por la presión del combustible del combustible se empujan los rodillos contra la pista de deslizamiento de rodillos situada exteriormente y contra los flancos propulsores de las ranuras. El elemento de bomba existe en diversas ejecuciones. a través de un filtro de combustible.Elemento de bomba (A). . Actualmente existen dos ejecuciones posibles: Puede aplicarse una electrobomba de combustible (bomba celular de rodillos) o. Las bombas de montaje en el depósito se encuentran. .html 22/09/2005 . Para el sistema Common Rail esta ejecutado como bomba celular de rodillos y consta de una cámara dispuesta excéntricamente. Comenzando con el proceso de arranque del motor. . En cada ranura se encuentra un rodillo conducido suelto.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 6 de 15 Fig. Adicionalmente pueden estar integrados elementos antiparasitarios en la tapa de conexión. rueda dentada o correa dentada. vehículos industriales y vehículos todo terreno. El electromotor y el elemento de bomba se encuentran en un cuerpo común. 10. Esta bomba va integrada en la bomba de alta presión y presenta un accionamiento común con ella. Están rodeados continuamente de combustible refrigerándose así continuamente. desde el lado de aspiración al lado de impulsión. Esta bomba se aplica para la alimentación de la bomba de alta presión del sistema Common Rail en turismos. o bien esta fijada directamente al motor y tiene un accionamiento propio. Los elementos constructivos esenciales son dos ruedas dentadas que giran en sentido opuesto y que engranan mutuamente. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. De esta forma puede conseguirse una elevada potencia del motor sin complejos elementos estanqueizantes entre el elemento de bomba y el electromotor. Las formas de accionamiento convencionales son acoplamiento. La línea de contacto de las ruedas dentadas realiza el estanqueizado entre el lado de aspiración y el lado de impulsión. e impide que el combustible pueda fluir hacia atrás.html 22/09/2005 . transportando el combustible en los huecos entre dientes. La tapa de conexión contiene las conexiones eléctricas y el empalme hidráulica por el lado de impulsión.20 a) Electrobomba de combustible b) Esquema de la bomba celular de rodillos El electromotor consta de un sistema de imán permanente de un inducido. Después de abrir la abertura de salida. el combustible atraviesa el electromotor y abandona la bomba celular de rodillos por la tapa de conexión del lado de presión. Fig. Bomba de combustible de engranajes.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 7 de 15 El efecto de bombeo se produce por el hecho de que el volumen de la cámara se reduce continuamente tras cerrarse la abertura de entrada de forma de riñón. cuyo dimensionado depende del caudal de suministro deseado con una presión del sistema determinada. por lo tanto.Bomba de alta presión con válvula reguladora de presión.Tuberías de combustible de alta presión.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 8 de 15 Fig. pueden producirse daños de corrosión. Las impurezas del combustible pueden provocar daños en los componentes de la bomba e inyectores. válvula limitadora de la presión y limitador de flujo. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. . El combustible puede contener agua en forma ligada (emulsión) o no ligada (por ejemplo: formación de agua de condensación debido a cambio de temperaturas). . 10. La aplicación de un filtro de combustible adaptado especialmente a las exigencias de la instalación de inyección es.Inyectores.Rail como acumulador de alta presión con sensor de presión del Rail. . condición previa para un servicio sin anomalías y una prolongada vida útil.21 Bomba de engranajes Filtro de combustible. 10.html 22/09/2005 . Si el agua entra dentro del sistema de inyección.22 Filtro del sistema de baja presión La parte de alta presión consta de: . Fig. la bomba previa puede impulsar el combustible a través de la válvula de entrada de la bomba de alta presión. El eje de accionamiento (1) con la leva excéntrica (2) mueve los tres émbolos de bomba (3) hacia arriba y hacia abajo. y el combustible en la cámara de aspiración o file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. Bomba de alta presión La bomba de alta presión se encuentra en la intersección entre la parte de baja presión y la parte de alta presión.Tuberías de retorno de combustible. 1. Fig. hacia el circuito de lubricación y refrigeración de la bomba de alta presión.23 Esquema de una bomba de alta presión Funcionamiento. 10. La bomba previa transporta el combustible a través de un filtro con separador de agua. en todos los márgenes de servicio y durante toda la vida util del vehículo. La bomba genera permanentemente la presión del sistema para el acumulador alta presión (Rail). La bomba tiene la misión de poner siempre a disposición suficiente combustible comprimido. en correspondencia con la forma de la leva.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 9 de 15 ... Esto incluye el mantenimiento de una reserva de combustible necesaria para un proceso de arranque rápido y un aumento rápido de la presión en el Rail. hacia el recinto del elemento en el que el elemento de la bomba se mueve hacia abajo (carrera de aspiración). Cuando se sobrepasa el punto muerto inferior. Por este motivo.5 bar). la válvula de entrada cierra. en comparación con sistemas de inyección convencionales.5. hacia la válvula de seguridad..html 22/09/2005 . Si la presión de suministro sobrepasa la presión de apertura de la válvula de seguridad (0. ya no es necesario que el combustible tenga que ponerse a disposición "altamente comprimido" especialmente para cada proceso de inyección en particular. La bomba impulsa el combustible a través del taladro de estrangulación de la válvula de seguridad (11). desde el Rail a través de una tubería colectora. . Válvula reguladora de la presión Esta válvula tiene la misión de ajustar y mantener la presión en el "Rail". Para la lubricación y la eliminación del calor se rodea con combustible el inducido completo.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 10 de 15 compresión (4) ya no puede salir. para ajustar un valor de presión medio variable en el Rail. para ello existe por una parte un muelle (4) que presiona el inducido hacia abajo. Estructura. en cuanto se alcanza la presión en el Rail. . El válvula reguladora de la presión tiene dos circuitos: . El inducido (2) presiona una bola (1) contra el asiento estanco para eliminar la conexión entre el lado de alta presión y el de baja presión. La válvula reguladora de la presión abre de forma que una parte del combustible retorna al deposito. La presión que se forma en la válvula de salida (7).En caso de una presión demasiado alta en el Rail. que compensa las oscilaciones de presión de alta frecuencia. Funcionamiento. Cuando la presión en la cámara de aspiración o compresión es inferior a la presión de la bomba previa. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. el combustible comprimido entra en el circuito de alta presión. existe un electroimán que ejerce una fuerza sobre el inducido. . el émbolo de la bomba se mueve hacia abajo.html 22/09/2005 . y por otra parte. dependiendo del estado de carga del motor. El combustible residual se descomprime. la válvula reguladora de presión cierra y estanqueiza así el lado de alta presión contra el lado de alta presión. abre otra vez la válvula de entrada y el proceso comienza nuevamente. La válvula reguladora de presión tiene una brida de sujeción para su fijación a la bomba de alta presión o al Rail según sea el caso. El émbolo de la bomba transporta continuamente combustible hasta que se alcanza el punto muerto superior (carrera de suministro).Un circuito regulador eléctrico mas lento.Un circuito regulador mecánico-hidráulico más rápido. de forma que cierra la válvula de salida. Solamente puede ser comprimido superando la presión de suministro de la bomba previa. A continuación disminuye la presión.En el caso de una presión demasiado baja en el Rail. se mantiene casi constante la presión en el acumulador.25 Rail o acumulador de presión Sensor de presión de Rail Este sensor debe medir la presión actual en el Rail . puede estar configurado distintamente. oscilaciones de presión producidas por el suministro de la bomba y la inyección.html 22/09/2005 . Estructura. Al hacerlo deben amortiguarse mediante el volumen acumulado. El sensor de presión del Rail consta de los siguientes elementos: file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. 10. se compensan las oscilaciones de presión procedentes de la alimentación pulsatoria por la bomba de alta presión.24 Esquema válvula reguladora de presión Rail o acumulador de alta presión El Rail tiene la misión de almacenar combustible a alta presión. Función. El volumen existente en el Rail esta lleno continuamente con combustible sometido a presión. La presión en el distribuidor de combustible común para todos los cilindros se mantiene a un valor casi constante incluso al extraer grandes cantidades de combustible. Fig. El Rail con limitadores de flujo (opcionales) y la posibilidad de montaje adosado para sensor de presión Rail. en función de la presión existente.En un tiempo que sea corto y suministrar una señal de tensión a la unidad de control. debido a las diferentes condiciones de montaje del motor. Con esto se asegura que permanezca constante la presión de inyección al abrir el inyector. válvula reguladora de presión y válvula limitadora de presión.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 11 de 15 Fig. Al extraer combustible del Rail para una inyección. Estructura. Igualmente se amortiguan. 10. es decir. La capacidad de compresión de combustible conseguida con la elevada presión.Con suficiente exactitud . se aprovecha para obtener un efecto de acumulador. . En caso de fallar el sensor de presión del Rail. La válvula admite en el Rail una presión máxima de 1500 bar brevemente. La medición exacta de la presión en el Rail es imprescindible para el funcionamiento del sistema.. El sensor de presión Rail trabaja según el siguiente principio: La resistencia eléctrica de las capas aplicadas sobre la membrana.. Fig. El combustible fluye a través de un taladro en el Rail hacia el sensor de presión del Rail. 4. se activa la válvula reguladora de presión con una función de emergencia "a ciegas" mediante valores preestablecidos. 10.html 22/09/2005 . Válvula limitadora de presión La misión de esta válvula corresponde a la de una válvula de sobrepresión.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 12 de 15 .5. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. Por este motivo son también muy pequeñas las tolerancias admisibles para el sensor de presión en la medición de presión. varía si cambia su forma. Este cambio de forma (aprox..Un cuerpo de sensor con conector de enchufe eléctrico.5 V..26 Esquema de sensor de presión Función. 1mm a 1500 bar) que se establece por la presión del sistema. ±2% del valor final. origina una variación de la resistencia eléctrica y genera un cambio de tensión en el puente de resistencia abastecido con 5 V: Esta tensión es del orden de 0. La válvula limitadora de presión limita la presión en el Rail dejando libre una abertura de salida en caso de un aumento demasiado grande. que esta sobresoldado en el empalme de presión. ... Sobre esta membrana se encuentra el elemento sensor que sirve para transformar la presión en una señal eléctrica. A través de cables de unión se transmite la señal generada a un circuito evaluador que pone a disposición de la unidad de control la señal de medición amplificada. cuya membrana de sensor cierra herméticamente el final del taladro. 70 mV (conforme a la presión existente) y es amplificada por el circuito evaluador hasta un margen de 0.Una placa de circuito impreso con circuito de evaluación eléctrico. A través de un orificio en el taladro ciego llega a la membrana el combustible sometido a presión.. . La precisión de la medición en el margen de servicio principal es de aprox.Un elemento sensor integrado. si se sobrepasa el caudal de extracción máximo. 10.Un muelle. la consecuencia es una reducción de presión en el Rail.Un empalme a la tubería de retorno hacia el depósito. un muelle presiona sobre el émbolo estanqueizandolo en el asiento.Un émbolo móvil. . Bajo una presión de servicio normal (hasta 1350 bar). Al abrir la válvula. El combustible es conducido entonces por canales en un taladro céntrico del émbolo y retorna al depósito de combustible a través de una tubería colectora. el émbolo se levanta por la presión en el Rail contra la fuerza del muelle. pudiendo escapar el combustible que se encuentra bajo presión. el limitador de flujo cierra la afluencia al inyector afectado. de forma que se mantiene cerrado el Rail. sale combustible del Rail.Un cuerpo con rosca exterior para enroscarla en el Rail. Esta válvula trabaja mecánicamente y consta de las siguientes piezas: .FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 13 de 15 Estructura y función. Solamente cuando se sobrepasa la presión máxima del sistema.html 22/09/2005 . file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. Para cumplir esta misión. .27 Esquema de válvula limitadora de presión El cuerpo presenta hacia el lado de conexión del Rail un taladro que se cierra por parte del extremo cónico del émbolo en el asiento estanco en el interior del cuerpo. . Limitador de flujo El limitador de flujo tiene la misión de evitar el caso poco probable de inyecciones permanentes en un inyector. Fig. el taladro longitudinal en el émbolo es la comunicación hidráulica entre la entrada y la salida. El muelle lo presiona devolviendolo a su posición de reposo. El cuerpo lleva en sus extremos un taladro. Este émbolo cierra herméticamente contra la pared del cuerpo. el embolo se aparta de su posición de reposo presionado hasta el asiento estanco en la salida. En el interior del limitador de flujo se encuentra un émbolo presionado por un muelle en dirección al acumulador o Rail. que establece respectivamente una comunicación hidráulica hacia el Rail o hacia las tuberías de alimentación de los inyectores. ya que este es demasiado pequeño para ello.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 14 de 15 Fig. Servicio con anomalía y gran caudal de fuga Debido al gran caudal de extracción. es decir. El diámetro de este taladro longitudinal esta reducido por su extremo. Se mantiene entonces hasta la parada del motor en su tope por el lado del inyector y cierra así la afluencia al inyector. Esta reducción actúa como un estrangulador con un flujo de paso exactamente definido. El limitador de flujo consta de un cuerpo máximo con una rosca exterior para enroscarlo al Rail y con una rosca exterior para enroscarlo en las tuberías de alimentación de los inyectores.28 Esquema de limitador de flujo Estructura. Al final de la inyección se detiene el émbolo sin cerrar el asiento estanco estanco. con lo cual el émbolo se mueve en dirección al inyector. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. El muelle y el taladro estrangulador están dimensionados de tal forma que en caso de un caudal máximo (incluida una reserva de seguridad) pueda volver el émbolo otra vez hasta el tope por el lado del Rail. 10. a través del estrangulador se produce el paso sucesivo de combustible.html 22/09/2005 . Función Servicio normal : El émbolo se encuentra en su posición de reposo. Al producirse una inyección disminuye ligeramente la presión por el lado del inyector. mediante el volumen desalojado por el émbolo y no por el estrangulador. Esta posición de reposo se mantiene hasta que se produce la siguiente inyección. El limitador de flujo compensa la extracción de volumen por parte del inyector. contra el tope por el lado del Rail. Después de algunas inyecciones.FORMACION DE LA MEZCLA EN EL MOTOR DIESEL Página 15 de 15 Servicio con anomalía y pequeño caudal de fuga Debido al caudal de fuga. También aquí permanece el émbolo hasta la parada del motor en su tope por el lado del inyector y cierra así la afluencia del inyector. file://F:\motores\Capitulo_10\seccion10_6. el émbolo ya no alcanza su posición de reposo.html 22/09/2005 . el émbolo se mueve hasta el asiento estanco en el taladro de salida.