Componentes del sistema de Inyección diesel condiciones de operación, y sus funciones.

La Figura muestra la configuración de un sistema moderno de inyección electrónica con bomba de inyección lineal tipo PE.

El combustible  aspirado por la bomba de suministro (2), pasa  primero por  un filtro y una trampa de agua (vaso transparente) que además ayuda a sedimentar la suciedad y el polvo presentes en el combustible. Una vez en la bomba de suministro, es impulsado a la bomba de inyección a través de un segundo filtro (3) capaz de retener partículas tan pequeñas como de 4 micrones (0.004 mm). La bomba suministra mas combustible del que es utilizado para la inyección, y el exceso es retornado al tanque de combustible a través de una válvula de sobre flujo calibrada aproximadamente a 1.5-2 bar (22–29 psi). El diesel que es retenido en la bomba de inyección (4), es transferido a  los cilindros de la misma, donde por la acción de un embolo y válvulas apropiadas,  es descargado e inyectado a elevadísimas presiones en la cámara de combustión de los correspondientes cilindros del motor, sin embargo no todo el combustible es inyectado, y el diesel en exceso es nuevamente retornado desde los inyectores al tanque de combustible.

Condiciones de operación

La inyección del combustible en las cámaras de combustión es realizada por dispositivos de una mecánica altamente perfeccionada que elevan la presión del combustible a un rango de 350 a 2000 bares. Cuando hablamos de  la mecánica de bombas de inyección estamos hablando de ajustes en el rango de  2 – 4 micrones con tolerancias de máximo 1 micrón (0.001 mm). En todos los sistemas de inyección estas presiones se consiguen con bombas del tipo émbolo y pistón.

El sistema de inyección debe poner la cantidad exacta de combustible para cada condición de operación del motor, estas condiciones de operación varían cada instante y el sistema debe responder a estos cambios rápida y eficientemente, por ejemplo si el  motor arranca en frío necesita una cantidad extra de combustible que si lo hace en caliente, además debe aumentar ligeramente las rpm mientras dura el calentamiento. Si el motor se mantiene a la velocidad de ralentí esta debe mantenerse dentro de ciertos límites dados. Si el conductor solicita máximo torque (posición del acelerador a fondo) el sistema debe poner la cantidad exacta de combustible que evite el exceso de humo, mientras acelera el motor y una vez alcanzado el régimen máximo de operación debe limitar el exceso de combustible que de otro modo produciría emisiones por el decremento de la eficiencia volumétrica a altas rpm todas estas tareas las debe ejecutar realizando al mismo tiempo las correcciones debidas a la altura geográfica,  presión del múltiple, rpm, etc. debe también evitar que el motor se sobre revolucione cuando trabaja sin carga o si esta carga disminuye. Y debe ser capaz de variar el comienzo de la inyección (tiempo) de acuerdo a las rpm.

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Para ejecutar estas tareas, las bombas mecánicas disponen de complicados mecanismos que ejecutan estas funciones utilizando automatismos que operan en un control de  lazo abierto. Estos mecanismos de control incorporados a la bomba de inyección son:

1. El gobernor, controla la velocidad máxima y la velocidad de ralentí, los de uso automotriz no disponen de control de velocidad variable, que son típicos en los gobernors de motores para equipos de generación eléctrica, donde es necesario mantener una velocidad independientemente de la carga
2. El variador mecánico del avance basado en contrapesos consigue el comienzo de la inyección de acuerdo a las rpm del motor.
3. El limitador de la cantidad de arranque, con el motor frío se precisa un mayor caudal de combustible para el arranque, un elemento termostático desplaza el caudal de arranque, con esto se evita la bocanada de humo también al arrancar de forma inapropiada es decir con el pedal pisado a fondo
4. ADA (Altitude-pressure Compensator), la cantidad de combustible inyectada cambia con la altitud geográfica.
5. LDA (Manifold-Pressure Compensator) “compensador por presión del múltiple” en motores diesel equipados con turbocargador, la cantidad de combustible inyectado cambia de acuerdo a la presión absoluta del múltiple. Por medio de una válvula neumática, controla un tope de recorrido máximo de la varilla de control en función de la presión absoluta del múltiple.
6. KSB (Cold-Start Accelerator) “acelerador de arranque en frio”, el punto del comienzo de la inyección es cambiado con el fin de mejorar el comportamiento del motor cuando arranca desde frío.
7. TLA (Temperature-dependent Idle Speed Increase)“incrementor de la velocidad de ralenti dependiente e la temperatura”. En caso de arranque en  frío, con el fin de mejorar la suavidad en la fase de calentamiento del motor, la velocidad de ralenti es aumentada cambiando la cantidad de combustible inyectado y el punto del comienzo de la inyección.
8. LFB (Load-Dependent Start of Pump Delivery),“comienzo de descarga de la bomba dependiente de la carga” el comienzo de la inyección (tiempo) es adaptado a la carga del motor para reducir el ruido y las emisiones de escape.
9. Dispositivo de desconexión (llamado comúnmente ahogador). corta el suministro de combustible para apagar el motor.

El moderno sistema de control electrónico EDC, a diferencia del control mecánico permite realizar  con mayor confiabilidad rapidez y eficiencia todos estos ajustes y otros adicionales, gracias a que incorpora  sensores de las magnitudes físicas como son presión, masa de aire, temperatura,  rpm, etc. cuya señal analógica  convertida a digital es procesada como tal por una computadora que genera una señal de salida que acciona los respectivos actuadores para controlar la cantidad de combustible, el comienzo de la inyección (tiempo), la cantidad de combustible inyectada etc. Todo este control se lleva a cabo en un sistema de  lazo cerrado que como veremos más adelante resulta en un control mucho más sencillo, preciso, efectivo y de rápida respuesta que cualquier sistema mecánico.

El EDC elimina algunos de los componentes mecánicos reemplazándolos por otros electromecánicos o electrónicos, entre los componentes eliminados están:

• El regulador del número de rpm (gobernor)
• Tope de carga plena
• Regulador del caudal de arranque
• Dispositivo de desconexión
• Numero de versiones.
• El cable del acelerador

Las bombas de inyección manejan la mayor parte de las tareas de inyección y por tanto son la parte más importante del sistema. Se clasifican mayormente de acuerdo a la forma como es accionado el émbolo, según esto se tienen los siguientes tipos:

• Bombas en línea estándar tipo PE
• Bombas unitarias de tipo PF
• Bombas en línea con control de collar o manga
• Bombas de distribución de pistón axial (VE)
• Bombas de distribución de pistón radial  (VR )
• Sistemas de inyección unitaria UIS/UPS
• Sistemas de riel común (CRS)

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