Caudal de retorno en inyectores diesel common rail
Los inyectores de los sistemas diesel common rail
trabajan en base a un juego de presiones hidráulicas.
Internamente en el inyector hay un embolo que por
diferencia de superficies entre su parte superior e inferior mantiene
firmemente cerrada la aguja que permite la inyección.
Cuando la presión en la parte superior del
embolo disminuye, este asciende liberando la aguja y posibilitando la
inyección.
El líquido contenido en esta zona superior es
liberado fuera del inyector por un retorno.
Una forma práctica de evaluar el funcionamiento
de los inyectores es medir los volúmenes vertidos por estos retornos en forma
individual.
Una simple comparación de los caudales vertidos
suele ser una prueba contundente del mal funcionamiento de los inyectores.
Por lo general inyectores defectuosos inyectaran
mayor cantidad en los retornos.
En la grafica siguiente se puede ver ampliada la
zona correspondiente a la parte superior del embolo donde se encuentra la
válvula que libera la presión hacia el retorno permitiendo de esta forma la
inyección.
Conducto común o rail
La misión del acumulador de alta presión es almacenar el combustible a alta
presión generado por la bomba. Debe amortiguar también las oscilaciones
producidas por el ciclismo de la bomba de alta presión, así como compensar las
caídas de presión producidas por la apertura de los inyectores. La presión del
raíl debe ser constante incluso al extraer una gran cantidad de combustible.
Incorpora también el sensor de presión del rail, así como el regulador de
presión del mismo. En cada uno de los conductos de salida de combustible
incorpora también los limitadores de flujo, elementos encargados de cortar la
alimentación a los inyectores en caso improbable de quedar uno de ellos
completamente abierto.
Válvula reguladora de presión
Alojada en la propia bomba o en el conducto común, es la encargada de, por
medio de una señal de mando desde la unidad de mando del motor, establecer la
presión del sistema en dependencia del régimen de giro del motor y carga. Su
misión es poner en comunicación la presión del rail con el retorno al depósito.
En caso de no excitar la electroválvula, el muelle incorporado de compensación
garantiza una presión en el rail de 100 bar. aproximadamente. Al recibir señal
desde la unidad de mando la fuerza electromagnética del electroimán se añade a
la presión generada por el muelle, por lo que cierra el paso de combustible
hacia el conducto de retorno, obligando así a la bomba a generar una mayor
presión en el rail. El caudal de combustible sobrante retorna al depósito de combustible.
Sensor de presión de rail
Alojado en el rail de combustible, es el encargado de informar a la unidad de
mando de la presión existente en el rail. Consta de un sensor piezo resistivo y
una electrónica de control asociada. El elemento sensor está en contacto con la
presión del combustible, modificando su resistencia en función del valor
existente. La electrónica de control, alimentada desde la unidad de mando,
evalúa la variación de resistencia del sensor y devuelve una señal a la unidad
de mando en dependencia de la presión del rail. La unidad de mando utiliza esta
señal para actuar sobre la válvula reguladora de presión y, si es necesario,
reducir la presión por medio del desactivador de émbolo.
Inyectores
Al contrario que en los sistemas tradicionales de inyector y portainyector, el
sistema Common Rail utiliza un tipo de inyector que asocia los dos elementos en
uno, el inyector. Alojado sobre la culata es el encargado de introducir en la
cámara de combustión la cantidad precisa de combustible en el momento correcto,
por lo que es
un elemento preciso del sistema. El combustible a alta presión es conducido, en
el mismo inyector, hacia la tobera de inyección y a la cámara de control,
gracias al estrangulador de entrada. La bola de válvula es la encargada de
cerrar el paso de combustible hacia la zona de retorno por medio del
estrangulador de salida. La bola de válvula es presionada contra su asiento por
la acción ejercida desde la bobina electromagnética del inyector. Este bobinado
recibe alimentación desde la unidad de mando en el momento de apretura del
orden de 80 Volts y 20 Amp. En la tobera de inyección se mecanizan 6 orificios
de inyección de 0,16 mm
de diámetro.
En la posición de reposo el combustible a presión es
introducido en la celda del inyector y en la cámara de control. El muelle de la
electroválvula mantiene la bola de válvula presionada, cerrando el paso a l
combustible, por lo que la presión existente en la cámara de control y la
presión realizada por el muelle de la tobera del inyector mantienen cerrada la
aguja del mismo. El muelle de la tobera logra mantener la aguja del inyector
cerrada hasta una diferencia de presión de 40 bar. entre la celda del inyector
y la cámara de control. Al aplicar la corriente de excitación a la electroválvula
supera la fuerza en sentido contrario realizada por el muelle y se abre. En ese
caso el volumen de la cámara de control se amplifica, pues el diámetro del
estrangulador de entrada es menor que el de salida, por lo que el combustible
se expande y la presión ejercida en la parte superior del émbolo disminuye. La
diferencia de presión entre el combustible existente entre la tobera de
inyección y la cámara de control se sitúa a 160 bar, lo que provoca la apertura
de la aguja del inyector. La velocidad de apertura del inyector depende del
nivel de señal aplicado a la electroválvula. Si la señal de apertura del
inyector es máxima, el recorrido del vástago de la electroválvula también lo
es, por lo que el combustible es introducido en el cilindro a una presión igual
a la presión del Rail. Para realizar pequeñas inyecciones, como pre
inyecciones, o post inyecciones, la señal enviada desde la unidad de mando es
extremadamente breve, de manera que la aguja del inyector se eleve solo
parcialmente.
En caso de desaparecer la señal de excitación de la
electroválvula, el muelle de la misma oprime el vástago de la electroválvula y
éste cierra la cámara de control por medio de la bola de válvula. La presión en
la cámara de control aumenta, por lo que asociada a fuerza ejercida por el
muelle de la tobera cierra la aguja. En contra de los sistemas tradicionales de
inyección el cierre de la aguja es inmediato, produciendo un
final nítido de la inyección.
INYECTOR BOMBA
Un inyector bomba es una bomba de alta presión asociada a un inyector que forma
un solo conjunto. En los sitemas de inyección diesel por medio de inyector
bomba existe un elemento por cada uno de los cilindros del motor. Su ubicación
es montado sobre la culata, accionado por un eje de balancines específico
solidario al árbol de levas. Con el montaje por sistema de inyección bomba se
elimina así la bomba tradicional rotativa y los conductos de presión hasta los
inyectores consiguiendo ventajas como:
Generar la alta presión de inyección.
Inyectar la cantidad precisa de combustible en cada momento.
Es importante respetar la posición y forma de montaje, pues
las elevadas presiones y
fuerzas existentes en este tipo de inyección pueden dañar el elemento bomba
inyector en caso de un mal montaje. Sobre el árbol de levas tradicional se
montan levas adicionales que comunican la fuerza necesaria desde el cigüeñal
hasta el propio inyector bomba. La cantidad de levas depende del número de
cilindros que incorpora el motor.
Exigencias planteadas
En un motor diesel es requisito primordial la buena formación de la mezcla para
así poder obtener los mejores resultados de la combustión. Para ello se
necesita una gran presión de inyección del combustible en el cilindro, así como
una fina pulverización del mismo y la adecuación de un momento óptimo para la
inyección. Si éstos parámetros no son respetados se traduce en una falta de
rendimiento del motor, así como una elevada generación de gases de escape
contaminantes y un elevado consumo de combustible. Para el desarrollo de la
combustión en un motor diesel es importante que el retraso de la inyección,
tiempo transcurrido desde la inyección de combustible hasta el comienzo de la
autoignición, sea lo más corto posible. Si en el momento de la inyección
principal se inyecta una gran cantidad de combustible la combustión producida
será excesivamente ruidosa, debido al incremento brusco de presión en el
cilindro. En el sistema inyector bomba, la inyección se divide en varias fases.
fases de inyeccion en el motor
Pre inyección
Al igual que en otros motores diesel en este sistema se produce una inyección
previa. Su funcionalidad es la de adecuar la cámara de combustión para efectuar
la inyección principal. Con la existencia de una inyección previa de una
pequeña cantidad de combustible conseguimos aumentar la presión el cámara de
combustión así como la temperatura de la misma, evitando así puntas de presión
importantes en la inyección principal y ruidos de combustión, aumentando el
rendimiento del motor y el confort de conducción.
Inyección principal
En este momento es cuando se inyecta la mayor cantidad de combustible. Para que
la combustión sea lo más perfecta posible es necesario que la mezcla sea lo más
homogéneo posible, por lo que es importante la alta presión de inyección, pues
así se consigue una máxima pulverización del combustible y una mezcla idónea
con el aire existente en el cilindro. Una completa combustión del combustible
se traduce en un perfecto comportamiento del motor y una muy baja emisión de
contaminantes.
Tiempo de reposo
Es el tiempo transcurrido desde la inyección previa hasta la inyección
principal. Una vez realizada la inyección principal la presión en la cámara de
compresión baja en este tiempo, adecuándose así a las necesidades relativas a
presión del motor diesel.
Fin de la inyección
Es importante que una vez realizada la inyección principal la presión de
inyección se reduzca rápidamente, cerrándose así la aguja de inyección en un
breve tiempo. Si esta condición no se cumpliera se introducirían en la cámara
de combustión grandes gotas de combustible que reducirían la presión en la
cámara de combustión, reduciendo el rendimiento del motor y empeorando los
gases de escape en forma de partículas.
Inyeccion
La cámara de compresión se llena En el proceso de llenado, debido a la fuerza
ejercida por el muelle, el émbolo asciende, generando un aumento de la
capacidad de la cámara de alta presión. En este instante la electroválvula no
es excitada por la unidad de mando, por lo que la aguja de la electroválvula se
encuentra en reposo, abriendo así el paso del combustible desde la zona de
alimentación hasta la cámara de alta presión, debido a que el combustible se
encuentra a presión gracias a una bomba adicional.
Generación de presión y pre inyección
Debido a la forma de la leva característica obliga al balancín a realizar un
movimiento descendente del émbolo de la cámara de alta presión. El combustible
así comprimido es obligado a circular hacia la zona de alimentación mecanizada
en la culata. En el momento preciso la unidad de mando excita la
electroválvula, cortando el paso de combustible hacia la zona de alimentación y
comprimiéndose éste el la cámara de alta presión, que está comunicada con la
aguja del inyector. Al alcanzar la presión aproximada de 180 bar. la presión
del muelle cede, por lo que la aguja del inyector se
abre, dando lugar a la pre inyección.
Cese de la pre inyección
El proceso de la pre inyección viene determinado por la configuración interna
del inyector bomba. Para ello existe una zona llamada colchón hidráulico. Una
vez que el muelle cede y la aguja del inyector se abre, el émbolo amortiguador
asciende y desaloja el combustible ubicado en la zona marcada como carrera no
amortiguada. Al seguir subiendo el émbolo tapona el paso de combustible a la
zona del muelle del inyector, dejando solo un paso calibrado, de manera que
creamos una zona como colchón hidráulico sobre el émbolo, que limita la carrera
de la aguja del inyector. El incremento de presión en la cámara de alta presión
hace que el émbolo de evasión se desplace hacia abajo, consiguiendo un
incremento de volumen de la cámara de alta presión, por lo que la presión
reinante desciende un breve instante, suficiente para que la aguja del inyector
cierre de nuevo. Así mismo, al desplazarse el émbolo de evasión, se modifica el
tarado del muelle del inyector, por lo que la presión necesaria para la
apertura de la aguja será ahora mucho más elevada. El tiempo transcurrido desde
la apertura de la aguja hasta el fin de la pre inyección es mínimo.
Inyección principal
Pasada la pre inyección el émbolo de la bomba sigue descendiendo, por lo que la
presión el la cámara de alta presión sigue aumentando. La unidad de mando sigue
excitando la electroválvula, por lo que ésta sigue cerrada. Bajo estas
condiciones la presión aumenta y, aproximadamente a 300 bar., la presión
ejercida en la aguja del inyector vence la fuerza del muelle del inyector y
ésta se abre, comenzando así la inyección principal. Mientras el combustible se
inyecta a través de los orificios mecanizados en el inyector, el émbolo de
bomba sigue su movimiento de descenso. La cantidad de combustible inyectado es
menor que la contenida en la cámara de alta presión, por lo que la presión de
la misma puede aumentar hasta los 2040 bar. La
presión máxima es así obtenida en los casos en los que el motor la necesita,
gran cantidad de combustible inyectado y un alto régimen de motor.
Fin de inyección
La unidad de mando reconoce cada una de las fases de inyección por medio de un
control preciso de la corriente de excitación de la electroválvula. Una vez que
la unidad determina que la cantidad de combustible inyectado es la adecuada,
finaliza la inyección actuando sobre la electroválvula y abriendo la misma. En
ese preciso instante la aguja de la electroválvula vuelve a posición de reposo,
por lo que se establece de nuevo comunicación entre la cámara de alta presión y
la alimentación de combustible. Esta acción produce una disminución de la
presión del combustible, por lo que la presión del muelle del inyector oprime
la aguja con la fuerza necesaria para producir el cierre de la misma, el émbolo
de evasión retorna a su posición inicial y finaliza el proceso de inyección
principal.
El circuito de retorno de combustible
El sistema de retorno de combustible es utilizado aquí para diferentes
funciones:
Como refrigeración del propio inyector bomba. Por medio de pasos calibrados
mecanizados en el propio inyector se crea un baño de combustible en el mismo.
Este
baño se comunica con el retorno de combustible, refrigerando así el mismo.
Desalojando el combustible que fuga sobre las mecanizaciones del émbolo de
bomba.
Eliminando la posible aparición de burbujas de vapor en la zona de alimentación
de combustible, enviándolas a través de los estranguladores hacia la zona de
retorno de
combustible.
Alimentacion de combustible
El circuito de alimentación de combustible comprende una electrobomba sumergida
en el depósito, encargada de suministrar la presión previa de elevación de
combustible. Una bomba de aspiración por paletas es la encargada de generar la
presión suficiente para la alimentación el circuito de combustible mecanizado
en la culata. El circuito de retorno está también mecanizado en la culata y
comprende también un refrigerador de carburante. Una sonda de temperatura de
combustible está incorporada también en el circuito, de manera que la unidad de
mando pueda adaptar el caudal en relación a la densidad del mismo. Diversas
válvulas se encuentran repartidas por el circuito, indicándose en el gráfico
adjunto la misión asumida por cada una.
Estructura y función de los
componentes (continuación)
Parte de alta presión (continuación)
Válvula reguladora de la presión
Función
Esta válvula tiene la misión de ajustar y mantener la presión en el
"Rail", dependiendo del estado de carga del motor.
- En caso de una presión demasiado alta en el Rail, La válvula reguladora de la
presión abre de forma que una parte del combustible retorna al deposito, desde
el Rail a través de una tubería colectora.
- En el caso de una presión demasiado baja en el Rail, la válvula reguladora de
presión cierra y estanqueiza así el lado de alta presión contra el lado de alta
presión.
Estructura
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 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; para ello
existe por una parte un muelle (4) que presiona el inducido hacia abajo, y por
otra parte, existe un electroimán que ejerce una fuerza sobre el inducido. Para
la lubricación y la eliminación del calor se rodea con combustible el inducido completo.
Funcionamiento
El válvula reguladora de la presión tiene dos circuitos:
- Un circuito regulador eléctrico mas lento, para
ajustar un valor de presión medio variable en el Rail.
- Un circuito regulador mecánico-hidráulico más
rápido, que compensa las oscilaciones de presión de alta frecuencia.
Válvula reguladora de
presión no activada:
La alta presión existente en el Rail o en la salida de la bomba de alta
presión, esta presente también en la válvula reguladora de presión a través de
la entrada de alta presión. Ya que el electroimán sin corriente no ejerce
fuerza alguna, la fuerza de la alta presión es superior a la fuerza elástica,
de forma tal que abre la válvula reguladora de presión y permanece mas o menos
abierta según el caudal de suministro. El muelle esta dimensionado de tal modo
que se establece una presión de aprox. 100 bar.
Válvula reguladora de
presión activada:
Si debe aumentarse la presión en el circuito de alta presión, debe formarse
fuerza magnética adicionalmente a la fuerza elástica. La válvula reguladora de
presión es activada y, por tanto, cerrada, hasta que se establezca un
equilibrio de fuerzas entre la fuerza de alta presión por una parte y las
fuerzas magnéticas y elástica por otra parte. La válvula queda entonces en una
posición abierta y mantiene constante la presión. Mediante una abertura
diferente compensa un caudal de suministro modificado de la bomba así como la
extracción de combustible de la parte de alta presión por los inyectores. La
fuerza magnética del electroimán es proporcional a la corriente de activación,
se realiza mediante intervalos (modulación de amplitud de impulsos). La
frecuencia de impulsos de 1kHz es suficientemente alta para evitar movimientos
perturbadoras del inducido u oscilaciones de presión en el Rail.
Rail o acumulador de alta presión
El Rail tiene la misión de almacenar combustible a alta presión. Al hacerlo
deben amortiguarse mediante el volumen acumulado, oscilaciones de presión
producidas por el suministro de la bomba y la inyección.
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. Con esto se asegura que permanezca constante la presión de
inyección al abrir el inyector.
Estructura
El Rail con limitadores de flujo (opcionales) y la posibilidad de montaje
adosado para sensor de presión Rail, válvula reguladora de presión y válvula
limitadora de presión, puede estar configurado distintamente, debido a las
diferentes condiciones de montaje del motor.
Función
El volumen existente en el Rail esta lleno continuamente con combustible
sometido a presión. La capacidad de compresión de combustible conseguida con la
elevada presión, se aprovecha para obtener un efecto de acumulador. Al extraer
combustible del Rail para una inyección, se mantiene casi constante la presión
en el acumulador. Igualmente se amortiguan, es decir, se compensan las
oscilaciones de presión procedentes de la alimentación pulsatoria por la bomba
de alta presión.
Sensor de presión de Rail
Este sensor debe medir
la presión actual en el Rail
- Con suficiente exactitud
- En un tiempo que sea corto y suministrar una señal de tensión a la unidad de
control, en función de la presión existente.
Estructura
El sensor de presión del Rail consta de los siguientes elementos:
- Un elemento sensor integrado, que esta
sobresoldado en el empalme de presión.
- Una placa de circuito impreso con circuito de
evaluación eléctrico.
- Un cuerpo de sensor con conector de enchufe
eléctrico.
El combustible fluye a
través de un taladro en el Rail hacia el sensor de presión del Rail, cuya
membrana de sensor cierra herméticamente el final del taladro. A través de un
orificio en el taladro ciego llega a la membrana el combustible sometido a
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.
Función
El sensor de presión Rail trabaja según el siguiente principio:
La resistencia eléctrica de las capas aplicadas sobre la membrana, varia si
cambia su forma. Este cambio de forma (aprox. 1mm a 1500 bar) que se establece
por la presión del sistema, 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.... 70 mV (conforme a la presión existente) y es
amplificada por el circuito evaluador hasta un margen de 0,5...... 4,5 V.
La medición exacta de la presión en el Rail es imprescindible para el
funcionamiento del sistema. Por este motivo son también muy pequeñas las
tolerancias admisibles para el sensor de presión en la medición de presión. La
precisión de la medición en el margen de servicio principal es de aprox. ±2%
del valor final. En caso de fallar el sensor de presión del Rail, se activa la
válvula reguladora de presión con una función de emergencia "a
ciegas" mediante valores preestablecidos.
Válvula limitadora de presión
La misión de esta válvula corresponde a la de una válvula de sobrepresión. La
válvula limitadora de presión limita la presión en el Rail dejando libre una
abertura de salida en caso de un aumento demasiado grande. La válvula admite en
el Rail una presión máxima de 1500 bar brevemente.
Estructura y función
Esta válvula trabaja mecánicamente y consta de las siguientes piezas:
- Un cuerpo con rosca exterior para enroscarla en el Rail.
- Un empalme a la tubería de retorno hacia el deposito.
- Un émbolo móvil.
- Un muelle.
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. Bajo una presión de
servicio normal (hasta 1350 bar), un muelle presiona sobre el émbolo
estanqueizandolo en el asiento, de forma que se mantiene cerrado el Rail.
Solamente cuando se sobrepasa la presión máxima del sistema, 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 combustible es conducido
entonces por canales en un taladro céntrico del émbolo y retorna al depósito de
combustible a través de una tubería colectora. Al abrir la válvula, sale
combustible del Rail, la consecuencia es una reducción de presión en el Rail.
Limitador de flujo
El limitador de flujo tiene la misión de evitar el caso poco probable de
inyecciones permanentes en un inyector. Para cumplir esta misión, el limitador
de flujo cierra la afluencia al inyector afectado, si se sobrepasa el caudal de
extracción máximo.
Estructura
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. El cuerpo lleva en sus extremos un taladro, que
establece respectivamente una comunicación hidráulica hacia el Rail o hacia las
tuberías de alimentación de los inyectores. En el interior del limitador de
flujo se encuentra un émbolo presionado por un muelle en dirección al acumulador
o Rail. Este émbolo cierra herméticamente contra la pared del cuerpo; el
taladro longitudinal en el émbolo es la comunicación hidráulica entre la
entrada y la salida.
El diámetro de este taladro longitudinal esta reducido por su extremo. Esta
reducción actúa como un estrangulador con un flujo de paso exactamente
definido.
Función
- Servicio normal
El émbolo se encuentra en su posición de reposo, es decir, contra el tope
por el lado del Rail. Al producirse una inyección disminuye ligeramente la
presión por el lado del inyector, con lo cual el émbolo se mueve en
dirección al inyector. El limitador de flujo compensa la extracción de
volumen por parte del inyector, mediante el volumen desalojado por el
émbolo y no por el estrangulador, ya que este es demasiado pequeño para
ello. Al final de la inyección se detiene el émbolo sin cerrar el asiento
estanco estanco. El muelle lo presiona devolviendolo a su posición de
reposo; a través del estrangulador se produce el paso sucesivo de
combustible.
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. Esta
posición de reposo se mantiene hasta que se produce la siguiente
inyección.
- Servicio con anomalía y gran caudal de fuga
Debido al gran caudal de extracción, el embolo se aparta de su posición de
reposo presionado hasta el asiento estanco en la salida. Se mantiene
entonces hasta la parada del motor en su tope por el lado del inyector y
cierra así la afluencia al inyector.
- Servicio con anomalía y pequeño caudal de fuga
Debido al caudal de fuga, el émbolo ya no alcanza su posición de reposo.
Después de algunas inyecciones, el émbolo se mueve hasta el asiento
estanco en el taladro de salida.
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.
-
Funcionamiento y Reparación de Inyectores Diesel Common Rail
Formas de diagnóstico de problemas de inyectores, en base a formas de onda de
tensión, corriente, mediciones con osciloscopio. etc.
Los inyectores con solenoides suelen ser excitados desde el PCM, descargando la energía
que previamente ha sido acumulada en un capacitor o condensador.
El circuito interno de PCM dispone de una fuente conmutada que eleva la tensión y mantiene
cargado un capacitor o condensador que es luego descargado sobre el inyector.
El circuito parte de la siguiente base de funcionamiento.
La tensión de batería de 12 voltios es aplicada al circuito de la figura, el positivo llega a la
bobina L1. El otro extremo de la bobina es conmutado a negativo por el transistor Q1
disparado a alta frecuencia desde el transistor Q2.
Q2 en este caso es un transistor Mosfet, y su gate esta siendo excitado a alta frecuencia ( 10
a 20 Khz) con pulsos provenientes de un generador no detallado en este análisis.
Como consecuencia da la rápida conmutación a masa en el extremo frio de la bobina L1 se
producen picos de tensión inducida que alcanzan los 100 votlios aproximadamente.
Estos picos de tensión positivos y creados por la misma autoinducción de la bobina L1, pasan
por el diodo D2 y “ se acumulan “ en el capacitor C1.
Posteriormente esta energía acumulada en el condensador será enviada al inyector.
Funcionamiento y Reparación de Inyectores Diesel Common Rail
El interruptor se coloca a modo de análisis, al conectarlo y desconectarlo rápidamente el
osciloscopio mostrará la forma de onda de la figura superior. Nótese que el osciloscopio se
conecta entre ambos extremos del inyector SL1.
La pulsante observada en la figura tiene la frecuencia de conmutación del generador que
excita el gate de Q2.
Este tipo de forma de onda será la observada en el osciloscopio cuando se conecta a un
inyector Common Rail bobinado.
Funcionamiento y Reparación de Inyectores Diesel Common Rail
Del análisis de la forma de onda y comparación de señales sobre los diferentes inyectores se
podrá determinar lo siguiente:
- Si hay señal de excitación sobre los inyectores.
- La forma de onda , sus valores máximos y su misma gráfica servirán para determinar el
estado de la bobina del inyector, cableados y trabajo realizado por el PCM.
Explicación de funcionamiento de inyectores:
Inyectores Electromagnéticos BOSCH.
Funcionamiento y Reparación de Inyectores Diesel Common Rail
En el inyector existen dos cámaras mostradas en la imagen superior 2 y 3. El combustible
proveniente del sistema de alta presión (Bomba) ingresa por 1 y toma dos caminos, uno
hacia la cámara inferior 2 y otro hacia la cámara superior 3.
Como las presiones son iguales sobre el vástago que tapa la tobera existe la presión del
resorte 4, para abrir el inyector hay que permitir una caída de presión en la cámara superior
3.
Esta caída de presión se logra accionando un solenoide que retrae el resorte mostrado en el
detalle 3 y así el balín o esfera permite el paso del combustible que se encuentra en esa
cámara hacia el retorno. Este combustible cuando es liberado retorna al deposito.
Con esto la presión alta queda enfrentada a la presión que ejerce el resorte 4, logrando
vencer el resorte desplazando la tobera y permitiendo el paso del combustible al interior a la
cámara de combustión.
El comando del inyector se realiza en varias fases mostradas en la siguiente grafica.
En la fase 1 se denomina FASE DE APERTURA existe una corriente inicial que el PCM
coloca sobre el solenoide de 20 A esto lo hace a un voltaje de 100 V aprox que el PCM
coloca en un circuito de amplificación y es ayudada por un condensador en su interior que se
carga con un voltaje mayor para conseguir una rápida activación.
Funcionamiento y Reparación de Inyectores Diesel Common Rail
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En la fase 2 CORRIENTE DE ATRACCION, el PCM vuelve a la alimentación de la batería y
mantiene los 20 A de suministro con esto evita el sobrecalentamiento por potencia eléctrica.
Luego se aprecia la fase 3 TRANSICION A RETENCION.
En la fase 4 CORRIENTE DE RETENCION, el PCM mantiene el voltaje de 12V pero reduce
la corriente sobre el solenoide a aproximadamente 12 A asi contribuye a evitar el
sobrecalentamiento del PCM, en esa reducción de corriente se libera energía la cual es
enviada al condensador y almacenada para ser usada después.
En la fase 5 DESCONEXION, el PCM corta toda la corriente al solenoide en este momento
toda la energía liberada va al condensador para una fase de recarga 6 eso quiere decir que
entre cada inyección existe un periodo en el cual se sigue cargando el condensador, esto
ayuda a mantenerlo cargado para el siguiente ciclo.
En la grafica B se aprecia la carrera de la aguja y en la C la cantidad de combustible.
Es interesante analizar que aunque se realicen todos los ajustes de corriente y voltaje la
cantidad de combustible entregado conserva una curva muy estable.
Para el diagnostico el PCM utiliza el análisis de la corriente y la compara con un tiempo
lógico así puede diagnosticar inyectores fueras de tolerancias.
