El Maquinante: MTD UNIDAD 8: INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE. Parte 1

miércoles, 15 de junio de 2016

MTD UNIDAD 8: INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE. Parte 1

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE.

RECORDEMOS
El motor Diésel :

Sólo aspira aire, no mezcla como los motores Otto
La mezcla se hace ya dentro de la cámara
El combustible es POCO INFLAMABLE
La combustión se hace por sus propios medios, que requieren:

ALTA TEMPERATURA
ELEVADA PULVERIZACION

La proporción aire/combustible varia mucho, pero se puede estimar entre 20:1 y 30:1
La regulación del régimen (par) se hace REGULANDO LA CANTIDAD DE COMBUSTIBLE

La cantidad de combustible inyectado en la cámara de combustión al contrario que en los motores Otto que se hace regulando el airemediante la mariposa , en los diesel se hace depender de:

•Régimen Motor
•Posición de acelerador

Por esto los Diésel NO TIENEN MARIPOSA DE AIRE

Finalidad.

DOSIFICAR O MEDIR LA CANTIDAD DE COMBUSTIBLE INYECTADO
INYECTAR EN SU DEBIDO MOMENTO
PULVERIZAR Y ATOMIZAR EN FINÍSIMAS PARTÍCULAS
CONTROLAR LA DURACIÓN Y VELOCIDAD DE LA INYECCIÓN
DISTRIBUIR EL COMBUSTIBLE INYECTADO CONVENIENTEMENTE EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN.

DOSIFICAR: medir la cantidad exacta de combustible para cada cilindro en cada carrera de trabajo, y para cada régimen y demanda de carga del motor.

Con una correcta dosificación se logra un funcionamiento uniforme, sin sacudidas ni vibraciones, y con un consumo eficiente de combustible.

INYECTAR EN SU DEBIDO MOMENTO: es para obtener la mayor presión de combustión posible,

además de económica y eficiente.

Este momento del inicio de la inyección varia de acuerdo con el régimen de marcha del motor.

Inyección demasiado avanzada:

Combustión demorada.
Funcionamiento ruidoso.
Alto consumo de combustible.
Elevadas temperaturas de gases de escape.
Humo en el escape.

Inyección demasiado atrasada:

Pérdida de potencia
Alto consumo de combustible
Humo en el escape

PULVERIZAR Y ATOMIZAR EN FINÍSIMAS PARTÍCULAS: la calidad de la pulverización esta

ligada con el diseño de la cámara de combustión .

Pulverizar es romper un chorro de combustible convirtiéndolo en una neblina de alta velocidad.

Cuando la pulverización es correcta , facilita el comienzo de la combustión y permitirá que cada

partícula de combustible sea rodeada por partículas de oxigeno con las cuales se combinará.

CONTROLAR LA DURACIÓN Y VELOCIDAD DE LA INYECCIÓN: se llama también régimen

de inyección. Es la velocidad con que se inyecta el combustible en el cilindro.

Si se inyecta demasiado rápido los resultados son similares a los de una inyección demasiado

anticipada.

Si el régimen es demasiado lento, los resultados serán similares a los de una inyección retrasada.

DISTRIBUIR EL COMBUSTIBLE INYECTADO: la neblina de combustible inyectado debe llegar

uniformemente a todos los rincones de la cámara de combustión, en una forma turbulenta y veloz. Se

debe lograr un contacto optimo entre las partículas del combustible y el oxigeno disponible para la

combustión.

Una mala distribución del combustible pulverizado dará lugar a perdida de potencia del motor.

Métodos de inyección

-INYECCIÓN POR AIRE: en los inyectores de soplado con aire, la energía del aire comprimido

convertida en energía cinética, se emplea para introducir el combustible dentro del cilindro,

pulverizando finamente , creando al mismo tiempo la turbulencia en la cámara de combustión para

mezclar el combustible con el aire caliente. Actualmente está en desuso.

-INYECCIÓN SÓLIDA: el combustible se inyecta en estado líquido, pasa a estado casi gaseoso ,

disgregado por medio de los inyectores y mezclándose con el aire para utilizar todo el oxígeno

necesario para que se genere la combustión en puntos localizados de la cámara de combustión.

Métodos de inyección sólida

INYECCIÓN DIRECTA
INYECCIÓN INDIRECTA CON PRECÁMARA
INYECCIÓN INDIRECTA CON CÁMARA DE TURBULENCIA

En los motores de inyección directa la cámara está formada en la cabeza del pistón .
Previamente estos motores estaban destinados a vehículos y maquinaria industriales, por las elevadas fuerzas y ruidos que se generaban, pero con el desarrollo de nuevos sistemas , este tipo de motores se
están implantando en los vehículos ligeros.
Este sistema es utilizado en la mayoría de los motores navales.

En motores con inyección indirecta hay una cámara de elevada turbulencia en la que se inicia la combustión.
Por lo que tenemos las siguientes ventajas frente a los motores de inyección directa más antiguos :

Incremento de presión más suave en cámara de combustión, lo que supone un menor nivel de ruidos.
Permite un ligero aumento de régimen de motor que implica mayor potencia sin aumento de par.

BOMBA DE ALIMENTACIÓN Y BOMBÍN

Animación de una bomba de alimenación funcionando.

Los sistemas de alimentación de combustible vistos mas arriba, son los típicos para los motores diesel de automotores o embarcaciones menores.

Paralas plantas propulsoras de mediano y gran tamaño se utilizan sistemas de alimentación de combustible mas complejos ya que deben tomarse todas las precauciones necesarias en la operación de trasvase de combustible al tanque de servicio o consumo diario a los fines de que éste llegue en óptimas condiciones para evitar anomalías en el sistema de inyección. El combustible se bombea del tanque de reserva al de servicio.

Es muy importante eliminar del combustible todo sedimento y agua antes de que sea bombeado al tanque de suministro, lo que se realiza con un purificador centrífugo.

En la fig. 12-1 se ve un sistema de combustible con su bomba de alimentación o trasiego de combustible que alimenta a la bomba de inyección, con
los filtros correspondientes, primario o colector doble, para alternar el servicio en el caso de que se ensucie o tape el de servicio. Esta circunstancia se conoce por la diferencia de la presión de entrada y la de salida del colador o filtro grueso, que no debe exceder los 0,100 kg/cm2 (alrededor de 1,5 PSI).
El filtro secundario es de malla muy fina o de cartucho renovable. Los elementos de estos filtros deberán cambiarse por elementos nuevos cuando la caída de presión a través de los filtros sea de 1 kg/cm2 (alrededor de 15 PSI). Los pozos de sedimentos de los filtros primarios y secundarios deberán ser purgados tan a menudo como sea posible, y es preferible hacerlo cuando el sistema esté en funcionamiento.
Tanque de alimentación o suministro, llamado de servicio, corrientemente es venteado a la atmósfera y normalmente colocado en el lugar mas alto del sistema de combustible, para permitir la eliminación del aire.
La línea de alimentación de combustible se mantendrá siempre a una presión mayor que la atmosférica y se deberá purgar el sistema de inyección para la total eliminación del aire, pues éste interfiere en el correcto trabajo de la bomba de inyección de combustible.

LOS PURIFICADORES CENTRIFUGOS
Estas máquinas van colocadas en el sistema de combustible del motor a fin de eliminar por centrifugación las impurezas sólidas y el agua que pueda contener el combustible. En la fig. 12-1 se aprecia la instalación de un purificador en la línea de alimentación desde el almacenamiento principal o tanque de reserva hacia el de servicio o suministro.
El combustible entra a una taza que gira velozmente, la cual tiende a arrojar cualquier impureza sólida y más pesada que el combustible hacia la parte exterior de la taza, seguida por una capa intermedia de agua y el combustible sale por el núcleo central, separada del agua. Los orificios de la taza permiten esa separación .
Las materias sólidas se asientan en la cara interna de la periferia de la taza y deben limpiarse periódicamente si la centrifugadora no es de limpieza automática. Esta limpieza debe realizarse una vez al día.
Para mas detalles sobre separadoras centrífugas, click AQUÍ

BOMBA DE INYECCIÓN BOSCH
Es del tipo de carrera fija y suministro variable.
El sistema puede ser:

Bomba individual para cada cilindro.
Bomba en línea, con los elementos bombantes en un solo cuerpo.
Bomba rotativa.

AVANCE AUTOMÁTICO DE LA INYECCIÓN

En los motores dotados de inyección se llama avance del encendido de inyección al intervalo, en forma de ángulo del cigüeñal, que existe entre el instante en que el inyector pulveriza el combustible en el cilindro y el punto muerto superior. El combustible arde con un pequeño retraso respecto a este instante; por tanto, el avance de la inyección se calcula teniendo en cuenta tanto el retraso del encendido como el desarrollo progresivo de la combustión, a fin de obtener la máxima presión en el preciso momento en que el pistón haya rebasado el punto muerto superior

Descripción del regulador
El regulador esta formado por un plato (1) de acoplamiento al árbol de levas de la bomba por medio del manguito roscado (2). En este plato y sobre los pernos (3), van situados los contrapesos o masas centrifugas (4), en cuyos rebajes de forma circular se acopla la brida de mando (5), formada por los salientes (6) de acoplamiento en los contrapesos y las garras de arrastre (7), a través de las cuales la bomba recibe el movimiento del motor.
La posición y regulación de los salientes (6), con respecto a las masas centrifugas, se realiza por medio de unos muelles (8) y unas arandelas de reglaje (9), que unen los salientes (6) con los pernos (3) del plato de acoplamiento, alojandose en los huecos del saliente (16). El conjunto va cerrado por medio de la cápsula soporte (10) y la tapa (11).

Funcionamiento
Cuando el motor aumenta su velocidad, los contrapesos (4), por efecto de la fuerza centrifuga, tienden ha desplazarse hacia el exterior, empujando a los salientes (6) de la brida de mando, que se desplazan comprimiendo a los muelles (8) y disminuyendo, por tanto, el ángulo de acoplamiento en la brida de arrastre. Como esta brida no puede adelantarse ni retrasarse por estar unida a la transmisión del motor, son los perno (3) los que se desplazan en el sentido de avance de la bomba. Con ello arrastran el plato de acoplamiento con el árbol de levas y, por tanto, logran un adelanto de las levas del mismo.

De esta forma, la fuerza centrifuga de los contrapesos actúa en contra de la forma de los muelles, pero en el sentido de rotación de los pernos (3) de la brida de acoplamiento, de modo que esta brida (y por tanto el árbol de levas) se adelanta a la brida de mando en proporción al numero de revoluciones del motor. Con ello se adelanta el comienzo de la inyección en la bomba.
El ángulo de avance a la inyección varia entre un máximo y un mínimo según el desplazamiento de los contrapesos, limitado por medio del rebaje o guía circular de los mismos, de forma que el desplazamiento de las masas es relativamente grande para un pequeño valor de fuerza centrifuga y se reduce a medida que la fuerza centrifuga aumenta; es decir, que el desplazamiento es mayor para un numero de revoluciones bajo y se reduce a medida que el numero de revoluciones aumenta.
De esta forma se obtiene la fuerza suficiente para la variación angular, incluso con reducido numero de revoluciones. Cuando existe una gran fuerza centrifuga, para la variación angular basta un recorrido mas pequeño de las masas, ya que la fuerza centrifuga aumenta con el cuadrado de la velocidad.
El reglaje o variación del ángulo de avance se efectúa poniendo o quitando arandelas (9) entre muelle y su asiento del saliente (6), con lo cual se consigue dar mayor o menor presión al muelle (8) y, por tanto, favorecer o no la acción de los contrapesos sobre el mecanismo de arrastre.

Variador de avance de excéntrica
Este es otro tipo de regulador, puede estar contenido en una estructura abierta o cerrada. Normalmente va montado sobre el árbol de levas de la bomba de inyección, pero también es posible su instalación sobre un eje intermedio. Para su lubricación el variador de avance cerrado va provisto de una carga de aceite suficiente para engrasarlo durante toda su vida útil. Por su parte, el variador de avance abierto es lubricado por conexión al circuito del aceite lubricante del motor. Para ello, el variador de avance dispone de los orificios correspondientes.

Constitución
El cuerpo del variador de avance de excéntrica de tipo abierto esta unido a una rueda dentada mediante una rosca. Dentro del cuerpo van alojados, de forma que puedan girar, el disco de reglaje (6) con el buje (1) así como las excéntricas de ajuste (3) y de compensación (4). Estas dos excéntricas son conducidas por un bulón fijado firmemente en el cuerpo (2). Los bulones de los contrapesos se insertan en el orificio de la excéntrica de ajuste. En los contrapesos (5) van dispuestos por parejas los muelles de presión, que también son guiados por un bulón. Los contrapesos están asegurados contra un posible desplazamiento axial.

Funcionamiento
El variador de avance abierto es accionado a través de rueda dentada alojada en la caja de engranajes del motor. La unión entre el accionamiento y la salida de fuerza (buje) queda establecida por parejas de excéntricas acopladas entre sí. Las excéntricas se encuentran en los orificios del disco de reglaje y son conducidas por los bulones del cuerpo. A través de estos bulones se transmite al buje el movimiento impulsor del cuerpo. Cuando el motor está parado, los muelles de presión mantienen los contrapesos en la posición inicial. Al funcionar el motor, es decir, al incrementarse el número de revoluciones, aumenta la fuerza centrífuga. Los contrapesos se desplazan hacia el exterior provocando así un giro de las excéntricas. A causa de este movimiento giratorio, el buje cambia de posición respecto al cuerpo, con lo que se modifica el momento de inyección. Con el variador de avance de excéntricas es posible un ángulo de hasta 30º respecto al cigüeñal del motor.