-
1 Riel Comn Bosch Captulo 3
DISTRIBUCIN DE ALTA PRESIN
La etapa de Alta Presin de las instalaciones del Sistema de
Inyeccin de Riel
Comn comprende:
-Una Bomba de Alta Presin con una Vlvula de Control de
presin.
-Caeras o lneas de Alta presin.
- El Riel Comn, como un acumulador del Combustible, el cual
tiene un Sensor de
Presin, una Vlvula de limitacin de presin y limitador de
flujo.
-Inyectores del igual nmero al de los cilindros del Motor.
-Caeras de retorno del combustible.
BOMBA DE ALTA PRESIN
La Bomba de Alta presin recibe el combustible de la bomba de
alimentacin,
a travs del Filtro, y eleva la presin sobre los 1.350 bares
(sobre las 20.000
lb/pulg2). Esta presin de combustible se dirige a travs de una
caera de alta
presin hasta el acumulador tabular de alta presin (llamado Riel
Comn).
-
2 Riel Comn Bosch Captulo 3
La Bomba de Alta presin es una interfase entre la presin baja
venida de la
bomba de alimentacin y la etapa de alta presin. Dentro de las
condiciones de
operacin, es la responsable de generar la adecuada alta presin
del combustible
durante la vida til del servicio de un vehculo. Esto incluye
tambin la provisin
del combustible extra que se requiere para el arranque rpido y
para el aumento
de la presin en el Riel Comn.
La bomba de alta presin genera continuamente la presin que se
requiere en el
acumulador de presin (Riel). Esto significa que, a diferencia de
los sistemas
anteriores, no se requiere comprimir el combustible para cada
elemento individual
(inyector), sino para todo el sistema de inyectores, como un
proceso completo de
Inyeccin.
DISEO Y CONSTRUCCIN DE LA BOMBA DE ALTA PRESIN
La bomba de alta presin es instalada preferiblemente en el mismo
lugar en la que
ira la bomba rotativa de un motor Diesel convencional. Es movida
por el motor (a
mitad del nmero de revoluciones del Cigeal o al mismo nmero
de
revoluciones del Eje de Levas), pero con un mximo de 3.000
revoluciones por
minuto (RPM), por medio de algn acople o pin de mando, una
cadena o
-
3 Riel Comn Bosch Captulo 3
banda dentada (de acuerdo al diseo del motor que la impulsa). La
Bomba es
lubricada con el mismo combustible que la comba debe presionar y
elevar.
Dependiendo del espacio diseado, una vlvula de control de presin
es
instalada directamente con la lnea de alta presin, pero a su vez
localizada en
esta misma lnea. Dentro de la Bomba de alta presin, el
combustible es
presionado por medio de tres pistones, localizados en un ngulo
de 120 grados
entre ellos, de forma radial, empujados por un eje excntrico
(levas) de tres
caras. Debido a que en cada vuelta genera tres carreras de los
pistones,
solamente se produce un pico de torque bajo y bajo desgaste en
el comando de
la bomba, manteniendo un empuje uniforme.
Con 16 Nm, el torque utilizado es solamente un valor aproximado
de 1/9 parte de
la que se necesitara en una bomba rotativa para comandarla, esto
significa que
un Sistema de Riel Comn requiere menos carga en el comando de la
Bomba, en
-
4 Riel Comn Bosch Captulo 3
proporcin con la presin generada para alimentar al Riel Comn y
la velocidad
misma para producir un caudal similar.
Para un Motor de 2 litros de cilindrada, a una velocidad
valorada y con una presin
de trabajo de 1.350 bar en el Riel, esta Bomba de Alta presin
requiere
aproximadamente 3.8 KW, presumiendo una eficiencia mecnica
de
aproximadamente un 90 %. La alta demanda de poder (ms alto que
la necesidad
terica) resulta del coteo de combustible y la cantidad de
control en los inyectores
y del retorno de combustible a travs de la vlvula de control de
presin.
CURVA DE ENTREGA DE COMBUSTIBLE
Debido a que la bomba de alta presin est diseada para entregar
una gran
cantidad de combustible, mayor a la cantidad requerida por el
sistema, el exceso
de presin es enviado de retorno durante los estados de Ralent y
carga parcial
del Motor. Este combustible retorna hacia el tanque a travs de
la vlvula de
control de presin. El combustible comprimido se descomprime en
el tanque y
la energa utilizada para comprimir este combustible se pierde, y
adicionalmente el
calentamiento por la elevacin de la presin reduce la eficiencia
total del sistema.
-
5 Riel Comn Bosch Captulo 3
MTODO DE OPERACIN
A travs de un filtro y de un separador de agua, la bomba de
alimentacin
entrega el combustible desde el tanque hasta la entrada de
combustible de la
bomba de alta presin y la vlvula de seguridad. Esto obliga al
combustible a
ingresar a travs del orificio de la vlvula de seguridad (check)
para llegar al
-
6 Riel Comn Bosch Captulo 3
circuito de lubricacin y refrigeracin de la bomba de alta
presin. El eje con sus
tres levas excntricas empuja a los tres pistones dentro de sus
cilindros, en un
movimiento de subida y bajada, de acuerdo al recorrido que
permite la altura de
las levas.
Tan pronto como la presin de alimentacin excede la presin de
apertura de la
vlvula de seguridad (0,51,5 bar) la pre- bomba puede formar al
combustible a
pasar por las vlvulas de la entrada hasta las cmaras de alta
presin, cuando
los pistones estn en la etapa de descenso (ciclo de succin).
Cuando el pistn llega al Punto inferior de su recorrido, las
vlvulas de ingreso o
succin se cierran, siendo imposible en este momento que el
combustible retorne
o escape de la cmara de presin, ya que el mismo movimiento
ascendente del
pistn (carrera de presin) la cierra hermticamente.
Cuando el pistn empieza su carrera ascendente, se inicia la
etapa de elevacin
de presin, abrindose la vlvula de salida, enviando esta alta
presin generada
hacia el circuito de alta presin, es decir, la caera principal
de salida y el Riel
Comn.
El pistn se mantiene entregando la alta presin hacia la salida
hasta el momento
en que llega a su carrera mxima, iniciando su retorno, momento
en el cual se
cierra la vlvula de salida y se abre la vlvula de succin, para
que nuevamente
ingrese combustible a la cmara, repitindose nuevamente el
proceso. Este
proceso, como se notar se produce en todos y cada uno de los
tres pistones de
la Bomba de alta presin, ya que cada uno tiene una vlvula de
succin y una
vlvula de salida.
RELACIN DE TRANSMISIN DE LA BOMBA DE ALTA PRESIN
-
7 Riel Comn Bosch Captulo 3
La cantidad de entrega de la bomba de alta presin es
proporcional a la velocidad
de rotacin, y esto significa que depende del nmero de
revoluciones del
motor que la impulsa. Durante la ingeniera de las aplicaciones
de sistema de
inyeccin que trabajan en el motor, la relacin de transmisin debe
ser
proporcional para que, de un lado, el exceso de caudal no sea
tan alto, y por otro
lado que en trabajo mximo los niveles de entrega puedan ser
suficientes. Con
relacin al Cigeal, las relaciones de transmisin de 1:2 y de 2:3
son posibles.
-
8 Riel Comn Bosch Captulo 3
ACUMULADOR DE ALTA PRESIN (RIEL COMN)
La alta presin enviada por la Bomba de Alta Presin llega por
medio de una
caera hasta el Riel.
Antes de que se alimente a cada inyector del combustible desde
el Riel, la
presin de combustible se mantiene prcticamente constante. Esto
se logra
gracias al efecto de acumulacin que permite el combustible al
ser elstico.
La presin de combustible dentro del riel es medida por el sensor
de presin y
mantenida al nivel designado por la vlvula de control de presin.
El trabajo de
la vlvula de limitacin es justo mantener la presin dentro del
riel hasta una
presin mxima de 1.500 bar, permitiendo el retorno del exceso de
presin.
-
9 Riel Comn Bosch Captulo 3
La alta presin acumulada se entrega a cada inyector por medio de
Caeras de
alta presin con limitadores de flujo, los cuales previenen del
enriquecimiento
excesivo de combustible en las cmaras de combustin.
-
10 Riel Comn Bosch Captulo 3
El acumulador de alta presin (el Riel) mantiene al combustible
con alta presin
dentro de l. Al mismo tiempo, las oscilaciones de presin que se
generan durante
la entrega de alta presin desde la bomba, as como la inyeccin
del combustible
en los inyectores son amortiguados en el Riel Comn.
Este acumulador de alta presin es comn para todos los cilindros
del motor (para
sus inyectores), y de all su nombre Riel Comn. A pesar de largas
cantidades
extradas de combustible, el riel comn mantiene una presin
interna casi
invariable y prcticamente constante. Esto asegura que la presin
de inyeccin se
mantenga constante desde el momento en el que el inyector se
abre.
En el siguiente esquema se puede apreciar el diseo de este Riel,
notndose el
ingreso del combustible proveniente de la bomba de alta presin,
y el retorno en
exceso se dirige hacia el tanque de combustible.
-
11 Riel Comn Bosch Captulo 3
DISEO Y CONTRUCCIN DEL RIEL
Con el objetivo de cumplir con la amplia variedad de condiciones
en las
instalaciones de los motores, el riel con sus limitadores de
flujo y el
aprovisionamiento del alojamiento del sensor de presin del riel,
para la vlvula
de control de presin, y la vlvula limitadora de presin, es
diseada en
diferentes nmeros de diseos.
FUNCION DEL RIEL COMUN
El volumen designado en el riel es llenado permanentemente con
combustible
presurizado. La compresibilidad del combustible es el resultado
del efecto
buscado debido a la alta presin de llenado.
Cuando el combustible es inyectado en cada inyector, al salir
del riel, la presin
que se mantiene en el riel es prcticamente constante.
Similarmente, la resultante
de las variaciones de presin debido a las pulsaciones de
combustible debido al
llenado de la bomba de alta presin, son compensadas
permanentemente.
-
12 Riel Comn Bosch Captulo 3
CAERAS EN LA SECCIN DE ALTA PRESIN
Estas caeras o lneas llevan la alta presin de combustible desde
el Riel Comn
hasta los inyectores. Estas estn diseadas para permitir
mantenerse estables
permanentemente con alta presin del sistema y, durante las
pausas en la
inyeccin, cuando ocurren fluctuaciones de presin de alta
frecuencia. Ellas
estn diseadas de tubos de acero, normalmente tienen un dimetro
exterior de 6
mm, con un dimetro interno de 2,4 mm.
Las caeras para los inyectores entre el Riel Comn y los
inyectores deben
mantenerse de la misma longitud. Las diferencias de longitud
entre el Riel y cada
inyector individual son compensadas utilizando curvas o leves o
muy pronunciadas
en los largos individuales de las caeras. De todas maneras, las
caeras de
inyeccin se deben mantener siempre lo ms cortas posibles.
A continuacin tenemos una foto, en la cual podemos observar un
riel de alta
presin y las caeras que se conectan con los inyectores de cada
cilindro.
-
13 Riel Comn Bosch Captulo 3
TRABAJO DEL SISTEMA DE ALTA PRESIN
Cuando la alta presin que enva la bomba de alta presin llega
hasta el riel a
travs de la caera, la presin se distribuye hasta cada inyector
por medio de
caeras individuales, llegando a todos y cada uno de los
inyectores la misma
presin.
Cuando la presin entregada por la bomba de alta presin quiere
sobrepasar el
lmite mximo permitido de seguridad, se abrir la vlvula
limitadora, retornando
el exceso de presin hacia el depsito.
El computador del sistema controlar la apertura de cada
inyector, enviando
pulsos en el orden correspondiente al orden de encendido de los
cilindros del
motor. Como lo podemos observar en la grafica
-
14 Riel Comn Bosch Captulo 3
TRABAJO DEL MOTOR CON RIEL COMN
Para entender mejor el trabajo del sistema con Riel Comn,
revisemos la siguiente
grfica en la cual se ha instalado al riel, conectando a un
inyector con la caera
de alta presin.
Esta presin del riel se mantiene alta de forma permanente o
constante mientras
el motor est girando y est obligando a la bomba de alta presin a
girar y a
generar esta alta presin. El inyector, como hemos dicho, es
obligado a abrirse
solamente con los pulsos que le enva el computador de
control.
Para que el computador conozca el caudal de inyeccin y el
tiempo, recibir la
informacin de varios sensores del motor, parmetros que
modificaran este
caudal y tiempo inyectados.
-
15 Riel Comn Bosch Captulo 3
