inyección crdi

7/24/2019 Inyeccin CRDI

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGAY

MECNICA

CARRERA DE INGENIERA AUTOMOTRIZ

TRABAJO DE AUTOTRNICA III

TEMA: CONSULTA SISTEMAS CRDI

ALUMNOS:

AGUILAR SANTAMARIA, JHONATAN ALEXIS

LEN ALMEIDA, JAIME EDUARDO

LOZADA PILCO, JONATHAN SAMUEL

RAMOS JINEZ, ALEX JAVIER

PROFESOR: ING. GERMN ERAZO Msc.

LATACUNGA

2015


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ii

NDICE

NDICE ............................................................................................................ ii

NDICE DE FIGURAS .................................................................................... vi

INDICE DE TABLAS ...................................................................................... ix

1.

SISTEMAS CRDI ................................................................................. 1

1.1. Definicin y funcionamiento general del sistema CRDI .................... 1

1.2. Composicin del sistema CRDI en general. ..................................... 1

1.3. Composicin del sistema electrnico de control CRDI. .................... 1

2. SISTEMAS DE INYECCIN CRDI BOSCH ......................................... 3

2.1. Bomba de alta presin. ..................................................................... 3

2.1.1. Funcionamiento de la bomba de alta presin ............................. 4

2.1.2. Estructura de la bomba CP1 ...................................................... 5

2.1.3. Funcionamiento de la bomba CP1 ............................................. 5

2.1.4. Relacin de desmultiplicacin de la bomba CP1. ...................... 5

2.1.5. Potencia de suministro de la bomba CP1. ................................. 6

2.1.6. Bomba alimentadora de engranaje. ........................................... 6

2.1.7. Funcionamiento de la bomba alimentadora de engranaje. ......... 6

2.1.8. Vlvula reguladora de presin del inyector BOSCH. .................. 7

2.1.9. Funcionamiento de la vlvula reguladora de presin. ................ 7

2.2. Porta inyector .................................................................................... 7

2.2.1. Posicin de reposo. .................................................................... 7

2.3.

Caractersticas de los inyectores Bosch ........................................... 9


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4/77

iv

5.5. El inyector Delphi ............................................................................ 34

5.5.1. Tecnologa del inyector Delphi ................................................. 34

5.5.2. Vlvula del inyector Delphi ....................................................... 35

5.5.3. Placa separador del inyector Delphi ......................................... 36

5.5.4. Inyectores DFI 1,4 .................................................................... 37

5.5.5. Funcionamiento del inyector Delphi ......................................... 38

6. SISTEMA DE INYECCIN CRDI EUI. ............................................... 42

6.1. Funcionamiento .............................................................................. 42

6.2. Ventajas del Sistema EUI ............................................................... 43

6.3. Estructura del sistema EUI ............................................................ 44

6.3.1. Componentes del sistema de combustible .............................. 46

6.3.2. Filtros de combustible .............................................................. 48

6.3.3. EUI bomba de combustible ...................................................... 49

6.3.4.

Vlvula reguladora de presin ................................................. 50

6.3.5. Refrigerador de la unidad de control ....................................... 51

6.3.6. Refrigerador de combustible .................................................... 51

7. SISTEMA DE INYECCIN CRDI HEUI ............................................. 53

7.1. Circuito de combustible................................................................... 54

7.2. Circuito de accionamiento del inyector ........................................... 55

7.3.

Sensor de presin de aceite ........................................................... 55

7.4. Operacin de la vlvula IAP ........................................................... 56

7.5. Montaje del inyector bomba HEUI ................................................. 58

7.6. Componentes de un inyector HEUI ................................................ 59

7.6.1. Solenoide ................................................................................. 59

7.6.2. Vlvula de disco o accionamiento ............................................ 59

7.6.3.

Pistn y mbolo intensificador .................................................. 60


5/77

v

7.6.4. Conjunto boquilla o montaje del inyector .................................. 61

7.7. Funcionamiento de un inyector electrnico HEUI .......................... 61

7.7.1. Ciclo de llenado ........................................................................ 62

7.7.2. Ciclo de inyeccin de combustible ........................................... 62

7.7.3. Fin de la inyeccin .................................................................... 63

7.8. Sensor de Presin del Riel de Combustible (FRP) ......................... 63

7.8.1. Caractersticas del sensor FRP ................................................ 64

7.8.2. Comprobacin del sensor FRP ................................................ 65

7.9. Diferencias entre las vlvulas IPR y SCV. ...................................... 66

BIBLIOGRAFA ............................................................................................ 67


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vi

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 Composicin del sistema disel ....................................................... 2

Figura 2 Bomba de alta presin sistema CRDI BOSCH ................................. 3

Figura 3 Bomba de alta presin vista lateral ................................................... 4

Figura 4 Bomba alimentadora de engranajes ................................................. 7

Figura 5 Inyector vista interior ......................................................................... 8

Figura 6 Comando del inyector electromagntico ........................................... 9

Figura 7 Relacin corriente voltaje y desplazamiento ................................... 10

Figura 8 Vlvula reguladora de presin IPR. ................................................ 10

Figura 9 Disposicin de vlvulas IPR y SCV ................................................ 11

Figura 10 Circuito de combustible circuito de combustible ........................... 12

Figura 11 Bomba de alta presin .................................................................. 13

Figura 12 Aspiracin de Carburante ............................................................. 15

Figura 13 Expulsin de carburante ............................................................... 15

Figura 14 Bomba Siemens ........................................................................... 16

Figura 15 Vlvula dosificadora de combustible ............................................. 16

Figura 16 Grfica de caudal de salida .......................................................... 17

Figura 17 Grfica en osciloscopio ................................................................. 18

Figura 18 Inyector piezoelctrico. ................................................................. 19

Figura 19 Circuito elctrico ........................................................................... 19

Figura 20 Sistema Global Denso .................................................................. 20

Figura 21 Bomba HP3 Denso ....................................................................... 21

Figura 22 Esquema de flujo de combustible Bomba HP3 Denso ................. 22

Figura 23 Bomba de alimentacin Denso ..................................................... 23

Figura 24 Vlvula reguladora del caudal ...................................................... 24

Figura 25 Vlvula SCV Denso ...................................................................... 24

Figura 26 Control del porcentaje de servicio de vlvula SCV ....................... 25

Figura 27 Conjunto de Bombeo de la bomba HP3 Denso ............................ 26

Figura 28 Vlvula de descarga. Bomba HP3 ................................................ 27

Figura 29 Sensor de temperatura de combustible Bomba HP3 .................... 27

Figura 30 CRDI Delphi con IDM ................................................................... 28


7/77

vii

Figura 31 CRDI Delphi sin IDM ..................................................................... 29

Figura 32 Bomba CRDI Delphi ..................................................................... 30

Figura 33 Bomba de alta presin .................................................................. 31

Figura 34 Bomba de alimentacin ................................................................ 32

Figura 35 Vlvula del inyector Delphi ........................................................... 36

Figura 36 Placa separador del inyector ........................................................ 36

Figura 37 Inyector Delphi .............................................................................. 37

Figura 38 Proceso de inyeccin Delphi ........................................................ 40

Figura 39 Impulso de inyeccin Delphi ......................................................... 40

Figura 40 Valores de funcionamiento inyector Delphi ................................... 41

Figura 41 Bomba inyector EUI ...................................................................... 42

Figura 42 Leva y balancn de accionamiento de un inyector bomba ............ 43

Figura 43 Sistema Inyector Bomba EUI ........................................................ 45

Figura 44 Sistema de combustible ................................................................ 47

Figura 45 Circuito de combustible para vehculo liviano ............................... 47

Figura 46 Filtro de combustible EUI .............................................................. 48

Figura 47 Bomba de combustible EUI .......................................................... 49

Figura 48 Galera de Combustible ................................................................ 49

Figura 49 Vlvula reguladora de baja presin .............................................. 50

Figura 50 Refrigeracin de la unidad de inyeccin ....................................... 51

Figura 51 Circuito de refrigeracin del combustible ...................................... 52

Figura 52 Inyector HEUI ............................................................................... 53

Figura 53 Sistema de inyeccin con HEUI.................................................... 54

Figura 54 Circuito de baja presin HEUI ...................................................... 54

Figura 55 Accionamiento de los inyectores bomba HEUI ............................. 55

Figura 56 Bomba de aceite de alta presin HEUI ......................................... 57

Figura 57 Vlvula de control de presin de aceite IAP ................................. 58

Figura 58 Montaje del Inyector HEUI ............................................................ 58

Figura 59 Componentes de un Inyector Bomba HEUI .................................. 59

Figura 60 Vlvula y solenoide del inyector HEUI .......................................... 60

Figura 61 Vlvula y solenoide del inyector HEUI .......................................... 60

Figura 62 Conjunto boquilla o inyector ......................................................... 61


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viii

Figura 63 Sensor FRP. ................................................................................. 64

Figura 64 Comprobacin del sensor FRP. .................................................... 65

Figura 65. Vlvulas IPR y SCV. .................................................................... 66


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ix

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Valores de las bombas CRDI BOSCH ............................................... 4

Tabla 2 Valores de funcionamiento inyector BOSCH ..................................... 8

Tabla 3 Funciones de las Piezas Bomba HP3 Denso .................................. 23


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1

1. SISTEMAS CRDI

1.1. Definicin y funcionamiento general del sistema CRDI

El sistema de common rail o conducto comn es un sistema de inyeccin

de combustible electrnico para motores disel de inyeccin directa en el

que el gasleo es aspirado directamente del depsito de combustible a una

bomba de alta presin y sta a su vez lo enva a un conducto comn para

todos los inyectores y por alta presin al cilindro.

1.2. Composicin del sistema CRDI en general.

1 Una bomba elctrica de baja presin.

2 Una bomba de alta presin, que suministra el combustible a presin al

sistema.

3 Un regulador de presin.

4 Un acumulador comn, que funciona como depsito de presin y

distribuidor del combustible a los inyectores.

5 Tantos inyectores como cilindros tenga el motor.

6 El sistema electrnico de control.

1.3. Composicin del sistema electrnico de control CRDI.

1 Una computadora, el cerebro

2 Un sensor de presin que mide la presin en el acumulador.

3 Un acelerador electrnico.

4 Sensores y actuadores que advierten de lo que sucede y dirigen el

funcionamiento del sistema.


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2

Figura 1 Composicin del sistema disel

Fuente: (mecnica, 2010)

1 IMV

2 Sensor de temperatura de disel

3 Bomba de alta presin

4 Sensor de presin del riel

5 Inyector

6 Venturi7 HPV

8 Riel

9 Filtro del combustible


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3

2. SISTEMAS DE INYECCIN CRDI BOSCH

2.1. Bomba de alta presin.

La bomba de alta presin constituye el punto de interseccin entre las

partes de alta y de baja presin. Debe cumplir la tarea de aportar

permanentemente un volumen suficiente de combustible comprimido en

todos los mrgenes de funcionamiento y durante toda la vida til del

vehculo. Esto incluye el mantenimiento de una reserva de combustible

necesaria para un proceso de arranque rpido y un aumento rpido de la

presin en el conducto comn

Figura 2 Bomba de alta presin sistema CRDI BOSCH

Fuente: (Aficionados a la mecnica, 2014)


13/77

4

Tabla 1 Valores de las bombas CRDI BOSCH

2.1.1. Funcionamiento de la bomba de alta presin

El eje de la bomba de alta presin tiene una leva excntrica. l es movido

por el eje del motor que mueve los tres elementos arriba y abajo.

Figura 3 Bomba de alta presin vista lateral

Fuente: (Bosch, 2010)

Succin.

El movimiento descendente del elemento genera un aumento devolumen de la cmara de compresin. La presin de combustible se pasa


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5

dentro de la cmara de compresin. Entonces, el combustible fluye venido

de la bomba de engranaje travs de la vlvula de admisin para la cmara

de compresin.

Bombeo.

Con el movimiento ascendente del pistn-bomba, la presin aumenta en

la cmara de compresin. El disco es comprimido para riba y la vlvula de

entrada es cerrada. Continuando el movimiento ascendente del pistn-

bomba es generada todava ms presin. As que la presin de combustibleen la cmara de compresin excede la presin en la cmara de presin, la

vlvula se abre y el combustible es liberado para el circuito de alta presin.

2.1.2. Estructura de la bomba CP1

En la carcasa de la CP1 va dispuesto centralmente el eje de

accionamiento. Los elementos de la bomba van dispuestos desplazados

radialmente 120 grados. La excntrica montada sobre el eje de

accionamiento impulsa los mbolos de la bomba desplazndolos en ambos

sentidos.

2.1.3. Funcionamiento de la bomba CP1

Suministros de combustible y compresin. La bomba de alimentacin

previa, una bomba elctrica de combustible o una bomba de ruedas

dentadas accionada mecnicamente, suministra combustible a travs de un

filtro con separador de agua hacia la entrada de la bomba de presin.

2.1.4. Relacin de desmultiplicacin de la bomba CP1.


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6

El caudal de alimentacin de una bomba de alta presin es proporcional

a su nmero de revoluciones. La velocidad de rotacin de la bomba depende

a su vez del nmero de revoluciones del motor. Se determina en el momentode aplicar el sistema de inyeccin al motor mediante la relacin de

desmultiplicacin, de forma que el volumen de combustible suministrado en

exceso no sea demasiado alto y que queden cubiertas las necesidades de

combustible a plena carga del motor. Pueden utilizarse desmultiplicaciones

de 1:2 y 2:3 en relacin al cigeal.

2.1.5. Potencia de suministro de la bomba CP1.

Debido a que la bomba de alta presin ha sido concebida para aportar

grandes caudales de alimentacin, en el funcionamiento al ralent y en carga

parcial se genera un exceso de combustible comprimido.

2.1.6. Bomba alimentadora de engranaje.

La bomba de engranaje es una bomba con un funcionamiento puramentemecnico. La bomba de alimentacin mantiene la bomba de alta presin

siempre alimentada en cualquier condicin. La bomba de engranaje est

directamente conectada bomba de alta presin o en el bloque del motor.

Ambas las bombas son accionadas por el eje.

2.1.7. Funcionamiento de la bomba alimentadora de engranaje.

Girando los engranajes, el combustible es succionado entre los

engranajes a travs de las cmaras es conducido para el lado de generacin

de presin. Entonces, penetra en la carcasa de la bomba de alta presin. La

construccin de los engranajes evita el retorno de combustible.


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7

Figura 4 Bomba alimentadora de engranajes


2.1.8. Vlvula reguladora de presin del inyector BOSCH.

La vlvula reguladora de presin puede ser un componente que tiene

funcionamiento puramente mecnico o electrnico. Est unida en el

acumulador de presin por una rosca. Internamente una vlvula controla el

paso de combustible.

2.1.9. Funcionamiento de la vlvula reguladora de presin.

Cuando la presin de combustible excede sube al mximo, la vlvula del

acumulador de presin se abre. As el combustible retorna del tubo

acumulador de presin y la presin baja.

2.2. Porta inyector

2.2.1. Posicin de reposo.

Las toberas inyectoras son controladas por el mdulo de inyeccin

electrnica de combustible. En esta posicin de reposo las toberas estn

cerradas. Esta posicin la vlvula solenoide de la tobera no es accionada. El

actuador de la vlvula solenoide es presionado por la fuerza del resorte de la


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8

vlvula solenoide en su asiento. La aguja de la tobera permanece cerrada

por la accin de la alta presin del combustible en el vstago de la tobera

que tiene un rea mayor en relacin al rea inferior de la tobera inyectora.Nota: Una interrupcin en la conexin elctrica de la tobera inyectora

provoca el inmediato desligamiento del motor.

Figura 5 Inyector vista interior


Tabla 2 Valores de funcionamiento inyector BOSCH


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9

2.3. Caractersticas de los inyectores Bosch

Tolerancia: 0,002mm para piezas muebles: 30 veces ms fino que un

cabello. El combustible es inyectado en la cmara de combustin a una

presin de 2,200 bares. Esto equivale a concentrar el peso de un sedn de

lujo sobre la ua del dedo. Volumen de Inyeccin: Vara entre 1 y 350 mm3.

Ese volumen es inyectado a 2.000km/h a travs de un orificio de 0,25 mm2.

Mucho ms rpido que un parpadeo: La inyeccin ocurre entre 1 a 2

milisegundos. El parpadeo (0,4 segundos) dura ms tiempo que 200

inyecciones.

Figura 6 Comando del inyector electromagntico


Acurva caracterstica del inyector

Bcarrera de la aguja

Ccantidad de combustible


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10

Figura 7 Relacin corriente voltaje y desplazamientoFuente: (Bosch, 2010)

A cantidad de preinyeccin

B cantidad de inyeccin principal

1 carrera de la aguja del inyector (mm)

2 Corriente de activacin (amperios)

3 Tensin (VOLTIOS)

4 Angulo del cigeal (grados del cigeal)

2.4. Vlvula IPR.

Estas vlvulas se pueden ubicar en el riel o en la bomba de alta presin.

La ECU recibe seales del sensor de presin del riel, y esta enva una seal

hacia la vlvula reguladora de presin, esta al recibir la seal de la ECU

direcciona y deja escapar el fluido hacia la lnea de retorno

Figura 8 Vlvula reguladora de presin IPR.



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11

2.5. Vlvula SCV

Existen de dos tipos, un tipo de vlvula SCV de tipo normalmente abierta

y de tipo normalmente cerrada, en este tipo de vlvulas al energizarle en

forma elctrica, se abrir al mximo, permitiendo el ingreso de disel

llegando a obtener una presin mxima, si la presin es alta en el riel, la

vlvula SCV se cierra y desva parte del combustible hacia el depsito, esta

vlvula se energiza con 12 V la vlvula es controlada activacin positivo

dado por la ECU.

Figura 9 Disposicin de vlvulas IPR y SCVFuente: (Bosch, 2010)


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12

3. SISTEMA DE INYECCIN CRDI SIEMMENS

El sistema Siemens es un sistema "HDi" denominado de segunda

generacin. Se caracteriza por:

Inyectores dirigidos por actuador "Piezoelctrico.

Una bomba interna de transferencia de carburante integrada a la

bomba de alta presin.

Un circuito de baja presin en "depresin.

La presencia de un regulador de caudal.

Una presin rail que puede superar 1500 bar.

Como el sistema HDi Bosch, el dispositivo HDi Siemens permite:

Generar y regular la presin de inyeccin independientemente del

rgimen motor.

Seleccionar libremente el caudal y la duracin de la inyeccin.

Dirigir para cada inyector varias inyecciones en un mismo ciclo motor :

una o dos inyecciones "pilotos" (reduccin de ruidos).

una inyeccin principal.

una post-inyeccin (si hay descontaminacin severa).

3.1. Circuito de combustible

Figura 10 Circuito de combustible circuito de combustibleFuente: (dspace, 2012)


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13

ACircuito de retorno al depsito

BCircuito de baja presin de carburanteCCircuito de alta presin de carburante

1...4Electro inyectores (piezoelctricos)

5Rail de alta presin de inyeccin comn

7Sonda de temperatura

8Refrigerador del carburante

9Bomba manual de cebado del carburante

10Tornillo de purga de agua11Filtro de carburante con decantador de agua

12Calentador elctrico para el carburante

13Bomba de alta presin de carburante

14Bomba de transferencia (prealimentacin)

15Regulador del caudal de carburante

16Regulador de alta presin en la bomba.

3.2. Bomba de alta presin

Figura 11 Bomba de alta presinFuente: (dspace, 2012)


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14

A: llegada de carburante

B: racor de alta presinC: retorno de carburante

1: bomba de alimentacin (transferencia)

2: regulador de caudal carburante

3: elemento de bombeo de alta presin

4: regulador de presin carburante

5: vlvula de sobrepresin (4 bares)

6: vlvula de lubricacin7: filtro de tamiz

8: filtro laminar

9: rotor

10: estator excntrico

11: paletas

3.3. Funcionamiento de la bomba de alta presin

3.3.1. Aspiracin del carburante

Cuando hay un movimiento descendente del pistn (1), se produce una

depresin en el cilindro de la bomba que abre la vlvula de admisin (2)

contra la fuerza del resorte (2').

Se aspira el carburante (a) que viene de la electrovlvula de control

volumtrica. Al mismo tiempo, la vlvula de escape (3) se cierra debido a la

diferencia de presin entre el cilindro de bomba y la presin del carburante

en el rail.


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15

Figura 12 Aspiracin de Carburante

Fuente: (dspace, 2012)

3.3.2. Expulsin del carburante

La excntrica (4) empuja el pistn (1) hacia arriba, la vlvula de admisin

(2) se cierra debido a la fuerza del resorte y de la presin ascendente en el

cilindro de bomba.

La vlvula de escape (3) se abre cuando la presin en el cilindro de

bomba es superior a la presin del carburante en el rail (c).

Figura 13 Expulsin de carburante


La alta presin del carburante vara entre 220 y 1500 bares. Este

tipo de bomba al no ser distribuidora no necesita calado


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16

Figura 14 Bomba Siemens


3.4. Vlvula dosificadora de combustible

Figura 15 Vlvula dosificadora de combustible



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17

Esta regulacin de caudal permite comprimir solamente la cantidad de

carburante necesaria para la combustin en el cilindro, de donde una

disminucin:

Del calentamiento del carburante

De la potencia consumida por la bomba de alta presin.

Su accionamiento es electromagntico mediante impulsos modulados

(RCO) por la EDC

Figura 16 Grfica de caudal de salida


3.5. Conexin Osciloscopio

PIN M4 (48V MR) y

Campo de medida

2 dv % Dewell

Se observar una seal cuadrada de frecuencia fija (200 Hz) y Dwell

variable proporcional al caudal solicitado por el motor.


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18

Figura 17 Grfica en osciloscopio


En caso de avera o ausencia de la seal de mando: Se produce la

parada inmediata del motor, ya que esta vlvula en posicin de reposo corta

completamente el suministro caudal.

3.6. Inyector Piezoelctrico

Los inyectores unidos por tubos al Rail son dirigidos elctricamente por el

calculador de control motor, inyectan y pulverizan el carburante necesario en

las diferentes fases de funcionamiento del motor. El inyector en s es similar

al modelo clsico de orificios.

Por el contrario, el porta inyector est sobre montado con un actuador

piezoelctrico de mando (a) fijado por una tuerca (b).

La abertura de los inyectores se obtiene por un efecto de presin

diferencial en la cabeza del inyector. El mando por piezoelctrico permite obtener tiempos de conmutacin muy

cortos.

Este tipo de mando rpido y preciso permite dosificar con gran precisin la

cantidad de carburante inyectada para asegurar una combustin ms

"suave" y ms precisa del motor disel.


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19

Figura 18 Inyector piezoelctrico.


Figura 19 Circuito elctrico



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20

4. SISTEMA DE INYECCIN CRDI DENSO

4.1. Sistemas common rail Denso

Los vehculos operados con gasoil, tambin llamado en nuestro medio

Disel, toman cada da mucha importancia debido a varios factores, entre

estos est la problemtica mundial respecto al costo del combustible, y los

efectos de emisiones de gases de escape en la salud de seres vivos y el

ambiente.

El desarrollo en la gestin electromecnica de la inyeccin en los nuevos

sistemas disel ha permitido incorporar la inyeccin disel en vehculos cada

da ms pequeos, contrario al pensamiento que se tena anteriormente, lo

cual relacionaba el combustible disel solo con camiones.

El motor disel tiene un principio de operacin diferente a un motor a

Nafta1, lo cual cambia completamente el concepto de cmo se desarrolla la

combustin. El principio disel se basa en una reaccin qumica espontnea

la cual es activada por el ingreso del combustible a alta presin en una

cmara de combustin que se encuentra llena de aire comprimido con una

temperatura elevada, con lo cual se logra una combinacin efectiva que

logra encender el combustible.

Figura 20 Sistema Global Denso



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21

Se puede observar que los inyectores son controlados directamente

por el ECU, el cual ejerce control sobre las vlvulas de presin y dosificacin

de flujo para controlar la presin.

Dicha presin es medida por el sensor ubicado en el riel mostrado en las

lneas del ECU, este tipo de control tambin trabaja en un lazo cerrado para

buscar la eficiencia de la presin.

4.2. Bomba de suministro Denso (HP3)

Esta bomba de suministro de tipo HP3 es compacta, pesa poco y

proporciona una presin lo suficientemente alta para ser montada, sobre

todo en vehculos de pasajeros y en camiones pequeos.

Figura 21 Bomba HP3 Denso


4.3. Construccin y caractersticas

La bomba de suministro se compone principalmente de la unidad de

bomba (leva excntrica, leva anular, dos mbolos buzo), la SCV (vlvula de


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22

control de succin), el sensor de temperatura del combustible y la bomba de

alimentacin (tipo trocoide), y se activa con una rotacin o con media

rotacin del motor.

Los dos mbolos buzo de la unidad de bomba compacta estn

colocados simtricamente por encima y por debajo de la parte exterior de la

leva anular.

La SCV controla el volumen de descarga del combustible, con el fin

de reducir la carga de actuacin y evitar la subida de temperatura delcombustible. Adems, hay dos tipos de SCV de HP3: el tipo normalmente

abierto (la vlvula de succin se abre cuando no est excitada) y el tipo

normalmente cerrado (la vlvula de succin se cierra cuando no est

excitada).

Figura 22 Esquema de flujo de combustible Bomba HP3 Denso


4.4. Funciones de las piezas componentes

A continuacin se indica las funciones de los componentes principales de la

bomba HP3 tabuladas de la siguiente manera:


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23

Tabla 3 Funciones de las Piezas Bomba HP3 Denso

Fuente (dspace, 2012)

4.5. Bomba de alimentacin

La bomba de alimentacin de tipo trocoide integrada en la bomba de

suministro aspira el combustible del depsito y lo suministra a los dos

mbolos buzo a travs del filtro de combustible y la SCV (vlvula de control

de succin). El eje impulsor activa los rotores externo e interno de la bombade alimentacin, haciendo que stos empiecen a girar.

Segn el espacio que aumenta y disminuye por el movimiento de los

rotores externo e interno, la bomba de alimentacin aspira combustible

dentro de la lumbrera de succin y bombea el combustible fuera de la

lumbrera de descarga.

Figura 23 Bomba de alimentacin Denso



33/77

24

4.6. Vlvula reguladora

La vlvula reguladora mantiene la presin de alimentacin de

combustible (presin de descarga) por debajo de un cierto nivel. Si aumenta

el rgimen de la bomba y la presin de suministro excede la presin fijada en

la vlvula reguladora, la vlvula se abre venciendo la fuerza del muelle para

permitir el retorno del combustible al lado de succin.

Figura 24 Vlvula reguladora del caudal


4.7. Vlvula de control de succin SCV Denso

Es una vlvula electromagntica de tipo solenoide lineal para controlar el

tiempo durante el cual se aplica corriente desde la ECU a la SCV (control de

porcentaje de servicio), y de esta forma controla el volumen de flujo de

combustible al mbolo buzo a alta presin. Cuando la corriente fluye a travs

de la SCV, el inducido de su interior se mueve segn el porcentaje de

servicio. El volumen de flujo de combustible cambia segn el funcionamiento

del inducido y se controla en funcin del tamao de la apertura del conductode combustible del cilindro.

Figura 25 Vlvula SCV DensoFuente: (dspace, 2012)


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25

Hay dos tipos de SCV de HP3: el tipo normalmente abierto (la vlvula

de succin se abre cuando no est excitada) y el tipo normalmente cerrado

(la vlvula de succin se cierra cuando no est excitada). Cada uno de estostipos funciona a la inversa del otro.

La ECU del motor emite seales de onda en diente de sierra con una

frecuencia constante.

El valor de la corriente es el valor efectivo (medio) de estas seales.

Cuando aumenta el valor efectivo, disminuye la apertura de la vlvula, ycuando disminuye el valor efectivo, la apertura de la vlvula aumenta.

Figura 26 Control del porcentaje de servicio de vlvula SCV


Cuando la duracin de la excitacin de la SCV (tiempo de servicio

ON) es corta. La corriente media que fluye a travs de la vlvula solenoide

es pequea, el cilindro retorna por la fuerza del muelle y la apertura de la

vlvula es grande. Como resultado, el volumen de succin de combustible

aumenta.

Cuando la duracin de la excitacin de la SCV (tiempo de servicio ON) es

larga. La corriente media que fluye a travs de la vlvula solenoide es

grande, el cilindro se aprieta hacia afuera y la apertura de la vlvula es

pequea. Como resultado, el volumen de succin de combustible disminuye.


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26

4.8. Unidad de bomba (leva excntrica, leva anular, mbolo

buzo)

La leva excntrica est conectada al rbol de levas y la leva anular est

instalada sobre la leva excntrica. Hay dos mbolos buzo en posicin

simtrica por encima y por debajo de la leva anular.

Figura 27 Conjunto de Bombeo de la bomba HP3 Denso


Debido a que la rotacin del rbol de levas hace que la leva

excntrica rote excntricamente, la leva anular sigue este movimiento y se

mueve de arriba abajo, lo que a su vez mueve los dos mbolos buzo

recprocamente. (La propia leva anular no gira).

4.9. Vlvula de descarga

La vlvula de descarga de HP3 cuenta con un elemento integrado que

consta de la bola de retencin, muelle y montura.

Cuando la presin del mbolo buzo excede la presin de la rampa, la bola

de retencin se abre para descargar combustible.


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27

Figura 28 Vlvula de descarga. Bomba HP3


4.10. Sensor de temperatura del combustible

El sensor de temperatura del combustible est instalado en la parte de

admisin del combustible y tiene las caractersticas de un termistor en el cual

la resistencia elctrica cambia con la temperatura para poder detectar la

temperatura del combustible.

El componente de deteccin utiliza un termistor.

Figura 29 Sensor de temperatura de combustible Bomba HP3Fuente: (dspace, 2012)


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29

se observa en la lnea con trazado azul en este momento el IDM acta

inicialmente sobre la electro vlvula de generacin de presin de la bomba la

cual lograra que se eleve la presin al interior de sus cmaras, si porcualquier motivo el PCM no quisiera encender el motor simplemente no

activa el solenoide y la bomba por ms que gire, no sera capaz de elevar la

presin.

5.2. CRDI Delphi sin IDM

El otro arreglo para el caso de Delphi es tener un solo modulo como

control del sistema, es as como el PCM se encargara directamente deoperar los inyectores y obtener las seales requeridas por parte de los

sensores en el esquema inferior se puede analizar este sistema. (Arzaga &

Torres, 2014)

Figura 31 CRDI Delphi sin IDM

Fuente: (Arzaga & Torres, 2014)

En el esquema se puede observar que la gestin del PCM se basara enrecibir las seales importantes por parte de los sensores y en el momento de

tener el requerimiento de encendido actuar con la respectiva modulacin

PWM sobre la vlvula reguladora de presin que se encuentra en la bomba ,

de no actuar sobre esta simplemente no se lograra la presin en las

cmaras al interior de la bomba y esta no podra llegar al riel comn , luego

se puede apreciar que el PCM controla los inyectores de acuerdo al

respectivo orden de encendido del motor. (Arzaga & Torres, 2014)


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30

5.3. Bomba de suministro Delphi

Figura 32 Bomba CRDI Delphi


Caractersticas de la bomba de transferencia:

Presin de regulacin: 6 bares

Caudal: 90 l/h a 300 rev/min bomba

650 l/h a 2500 rev/min bomba

Volumen mezclado: 5,6 cm3/rev

Capacidad de aspiracin: 65 mbar a 100 rev/min bomba

La presin de transferencia est regulada por un dispositivo mecnico,

llamado regulador de presin de transferencia, que est constituido por un

simple conjunto pistn/muelle que descubre ms o menos los orificios de

paso del gasleo. (Coral, 2013)

La bomba alta presin recupera el concepto de la leva y de los pistones

radiales que ya demostr su vala en las bombas rotativas. Sin embargo, el

eje de transmisin y el anillo de leva forman un nico y mismo conjunto. Este

ltimo, arrastrado por cadena o correa, gira alrededor de la cabeza hidrulica

que es fija. As, se suprimen los problemas de estanqueidad dinmica, ya

que la alta presin se genera en la parte fija de la bomba.


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31

Para los motores que necesitan un caudal importante, la bomba est

equipada con dos capas desfasadas angularmente 45 grados. Este desfase

permite reducir los picos de par las fluctuaciones de presin en el ral. Laleva de cuatro lbulos es idntica a la de las bombas rotativas

convencionales, pero puesto que la bomba ya no determina la ley de

inyeccin, es posible alargar la fase de bombeo de manera que se reduzcan

sensiblemente el par de arrastre, las vibraciones y el ruido. (Coral, 2013)

Figura 33 Bomba de alta presin

Fuente: (Coral, 2013)

Alimentacin de la bomba de alta presin. El carburante es aspirado a

travs del filtro por la bomba de transferencia. Esta expulsa el carburantehacia la entrada de la bomba a una presin casi constante llamada presin

de transferencia.

Un actuador de llenado es implantado justo antes de la bomba.

Permite controlar la cantidad de carburante enviado hacia los elementos de

bombeo ajustando la seccin de paso. La ECU determina el valor de la

corriente que hay que enviar a la bobina para obtener la seccin de paso

requerida para alcanzar la presin solicitada en funcin de las condiciones


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32

de funcionamiento del motor. Cuando la demanda de presin disminuye la

corriente aumenta e inversamente.

Figura 34 Bomba de alimentacin


5.4. Vlvula dosificadora de admisin (IVM)

El actuador IMV tambin llamado unidad dosificadora se emplea para

controlar la presin en el ral mediante la regulacin de la cantidad de

carburante suministrado a los elementos de bombeo de la bomba AP. El

objetivo de este actuador es doble:

Por una parte, permite mejorar el rendimiento del sistema de

inyeccin, ya que la bomba solo comprime la cantidad de carburante

necesario para mantener un nivel de presin del ral solicitado por el

sistema.

Por otra parte, permite disminuir la temperatura en el depsito de

carburante. En efecto, cuando el excedente de gasleo es

descargado en el circuito de retorno, la expansin del fluido (de la

presin ral a la presin atmosfrica) libera una fuerte cantidad de


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33

calor. Esta genera un aumento de la temperatura del carburante

evacuado hacia el depsito.

Est implantado en la cabeza hidrulica de la bomba. Esta alimentado en

carburante por la bomba de transferencia a travs de dos orificios radiales.

Un filtro cilndrico est implantado en los orificios de alimentacin del

IMV. Permite proteger no solamente el actuador, sino tambin todos los

rganos del sistema de inyeccin situados despus del IMV.

El actuador se utiliza para dosificar la cantidad de carburante enviado a

los elementos de bombeo de la bomba de manera que la presin medida por

el sensor sea igual a la demanda de presin formulada por el calculador.

El IMV est normalmente abierto cuando no est alimentado, ya que est

compuesto por 2 muelles diferentes: al ser ms fuerte el muelle cnico del

lado cabeza hidrulica que el cilndrico del lado bobina, el pistn

referenciado 1 en el esquema transversal del IMV se mantiene en tope con

plena abertura.

No puede pues ser utilizado como rgano de seguridad para cortar el

motor en caso de necesidad.

El calculador determina el valor de la corriente que hay que enviar al IMV

en funcin de:

La velocidad del motor.

La demanda de caudal.

La demanda de la presin en el ral.

La presin del ral medida.

La temperatura del carburante

El modo de combustin


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5.5. El inyector Delphi

El inyector del sistema Common Ral ha sido diseado para responder a

las nuevas normas de descontaminacin. Para ello, debe:

Permitir inyecciones mltiples. (hasta 5 inyecciones por ciclo)

Permitir inyectar cantidades cada vez ms pequeas (0,5mg/cp)

Inyectar a presiones cada vez ms elevadas (1800bar)

Tener interacciones hidrulicas dbiles entre 2 inyecciones sucesivas

Distribuir de manera homognea la cantidad inyectada

Estas recomendaciones son posibles gracias a las evoluciones siguientes:

A la mejora de la hidrulica

o Modificacin del dimetro de estanqueidad del inyector.

o Modificacin de los orificios de la placa separador.

A las modificaciones aportadas al inyector.

o Aumento del nmero de agujeros.

o Agujeros cnicos.

Al desarrollo de nuevas vlvulas, especialmente la evolucin de los

materiales y tratamientos trmicos de estos ltimos.

(Fierrosclasicos.com, 2015)

5.5.1. Tecnologa del inyector Delphi

En funcin de las generaciones de inyector, las presiones de inyeccin

mximas son del orden de 1800 bar. Los esfuerzos que hay que vencer para

levantar la aguja del inyector son pues muy importantes. Por ello, es

imposible pilotar directamente la aguja del inyector con ayuda de un

actuador electromagntico, a menos que se empleen corrientes muy


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importantes cuyos tiempos de establecimiento serian incompatibles con los

tiempos de reaccin requeridos para las inyecciones mltiples. Por otra

parte, la utilizacin de corrientes fuertes requiere una electrnica de potenciavoluminosa lo que genera un calentamiento importante del actuador y del

calculador. (Coral, 2013)

La aguja del inyector se pilota pues indirectamente gracias a una vlvula

que controla la puesta en presin o la descarga de la cmara de control

situada encima de la aguja:

Cuando la aguja debe levantarse (al principio de la inyeccin), lavlvula se abre de manera que descarga la cmara de control en el

circuito de retorno.

Cuando la aguja debe volver a cerrarse (al final de la inyeccin), la

vlvula se vuelve a cerrar de tal forma que la presin se establece

nuevamente en la cmara de control.

5.5.2. Vlvula del inyector Delphi

Para garantizar un tiempo de respuesta y un consumo de energa

mnimo:

La vlvula debe ser tan ligera como sea posible.

La carrera de la vlvula debe ser tan baja como sea posible.

El esfuerzo que hay que ejercer para desplazar la vlvula debe ser

mnimo, lo que implica que la vlvula debe estar en equilibrio

hidrulico en posicin cerrada. Este equilibrio se obtiene gracias a la

geometra idntica de las secciones de la cmara de presin de la

vlvula, as la presin ejercida en las dos partes de la vlvula es

idntica, solo un muelle muy poco tarado asegura el contacto de la

vlvula en su asiento. Para levantar la vlvula, basta con alimentar la

bobina para comprimir este muelle.


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La sensibilidad de la vlvula a los carburantes contaminados ha

conducido a una evolucin de los tratamientos trmicos y de los materiales

empleados para su diseo. (Arzaga & Torres, 2014)

Figura 35 Vlvula del inyector Delphi


5.5.3. Placa separador del inyector Delphi

Est situada por debajo del soporte de vlvula. Integra la cmara de

control as como los tres orificios calibrados que aseguran el funcionamiento

del inyector. Estos orificios son:

El orificio de alimentacin de tobera (Nozzle Path Orifice: NPO).

El orificio de descarga de la cmara de control (Spill Orifice: SPO).

El orificio de llenado de la cmara de control (Inlet Orifice: INO).

Figura 36 Placa separador del inyectorFuente: (Arzaga & Torres, 2014)


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5.5.4. Inyectores DFI 1,4

Han sido desarrollados para:

Disminuir la sensibilidad a las variaciones de depresin del circuito de

retorno de fuga.

Disminuir la deriva mediante nuevos tratamientos de superficie.

Funcionar con ms alta presin.

Las evoluciones tcnicas para responder a estos criterios han sido:

Aumentar la presin de tarado del muelle de llamada de la vlvula.

Modificar el circuito de retorno interno de la vlvula.

Cambiar el tratamiento de superficie de la vlvula para DLC.

Modificar el conducto de alimentacin y la galera del inyector.

Figura 37 Inyector DelphiFuente: (Coral, 2013)


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El posicionamiento angular entre el inyector, la placa separador, el

soporte de vlvula y el porta-inyector se realiza mediante pasadores de

centrado desviados para evitar los errores de montaje.

El ajuste de la precarga aplicada al muelle de la vlvula se realiza

mediante un pasador de calibracin implantado entre la bobina y el muelle.

5.5.5. Funcionamiento del inyector Delphi

Aumento de pres in

El aumento de la presin en el inyector se desglosa en varias etapas:

a) El carburante en alta presin cruza en primer lugar el cuerpo del porta

inyector antes de alimentar la placa separador cruzando estos inyectores en

el orden siguiente:

INO: Alimentacin de la cmara de control.

NPO: Alimentacin de la galera de carburante de tobera.

SPO: Alimentacin de la cmara de la vlvula.

b) El carburante en alta presin llena progresivamente la cmara de la

vlvula, la cmara de control de la placa separador y las ranuras helicoidales

de la aguja.

En esta fase, las presiones estn equilibradas en todo el inyector.

Inyecto r en reposo

El equilibrio de las presiones mantiene el inyector cerrado es decir en

reposo.


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La vlvula permanece cerrada gracias a la geometra idntica. Al ser iguales

las presiones ejercidas en estas dos secciones, la vlvula se mantiene en

equilibrio.

Pilotaje de la bob ina

Cuando la ECU alimenta la bobina, la vlvula se abre cuando el

esfuerzo de atraccin es superior al esfuerzo del muelle. La abertura de la

vlvula crea una fuga del carburante en el retorno inyector y genera una

cada de presin en:

La cmara de la vlvula

El SPO

El INO

A pesar de estas cadas de presin, la aguja permanece siempre

inmovilizada en su asiento ya que la cada de presin no ha alcanzado an

la cmara de control, no hay pues inyeccin.

Inic io de inyeccin

El inicio de la inyeccin se produce cuando la cada de presin se

generaliza en la cmara de control de la placa separador. En efecto, la

diferencia de presin ejercida en los 2 polos de la aguja genera su

desequilibrio. Esto ltimo se traduce por una subida de la aguja ya que la

presin a nivel de la tobera de la aguja es superior a la de la cmara de

control de la placa separador. La circulacin del carburante a travs del NPO

se establece para alimentar la tobera.

El paso del carburante a travs del orificio de alimentacin de la

tobera (NPO) genera una prdida de carga que depende de la presin del

ral. Cuando la presin del ral es mxima, (1600 bar), sta prdida de carga


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sobrepasa 100 bar. La presin aplicada en el cono de la aguja, (la presin de

inyeccin) es pues inferior a la presin del ral. (Arzaga & Torres, 2014)

Figura 38 Proceso de inyeccin Delphi


Figura 39 Impulso de inyeccin DelphiFuente: (Arzaga & Torres, 2014)


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Figura 40 Valores de funcionamiento inyector Delphi



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6. SISTEMA DE INYECCIN CRDI EUI.

Los sistemas de inyeccin EUI o UIS (Unit Inyector System), el inyector

esta sobre la culata del motor, posicionado en el centro de la cmara de

combustin que se forma en el pistn (inyeccin directa) de forma similar a

la adoptada por los inyectores bomba de accionamiento mecnico.

Figura 41 Bomba inyector EUIFuente: (Inacap, 2013)

6.1. Funcionamiento

El accionamiento es por un balancn con rodillo que recibe movimiento

directo del eje de levas, el cuerpo del inyector est rodeado por una

galera, donde llega el combustible por medio de conductos labrados oinsertados en la culata, empezando por la zona de alojamiento del inyector

y saliendo por el conducto de retorno hacia el depsito.

La estructura de todos los componentes del sistema sobre todo los

de mando son robustas para soportar los esfuerzos a los que estarn

sometidos durante el funcionamiento, debido a las altas presiones de

trabajo. La leva de accionamiento del inyector bomba est integrada


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en el rbol de levas del motor y dispone un perfil especfico para la

funcin que ha de desempear.

El mbolo se oprime a alta velocidad, generndose rpidamente una

alta presin de inyeccin. El flanco de salida es muy suave,

desvanecindose poco a poco hasta el comienzo del flanco de ataque.

Figura 42 Leva y balancn de accionamiento de un inyector bomba

Fuente: (Inacap, 2013)

Son sistemas con una unidad de inyeccin por cada cilindro del motor.

Esto le permite una mayor flexibilidad a la hora de adaptarse al

funcionamiento cambiante del motor, mucho mejor que los motores

que estn alimentados por "bombas rotativas" o "bombas en lnea".

6.2. Ventajas del Sistema EUI

El sistema UIS, EUI, presenta frente a las inyecciones

convencionales una serie de ventajas, de entre las cuales se

destacan:

Diseo compacto

Mayor campo de aplicacin (Para turismos y vehculos

industriales ligeros con potencia de hasta 30 KW/cilindro,

para vehculos industriales pesados de hasta 80 KW/cilindro.

Para locomotoras y barcos se emplean bombas de inyeccin


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individuales para motores con potencias de hasta

500 (KW/cilindro)

Alta presin de inyeccin hasta 2050 bar. Preinyeccin separada de la inyeccin principal.

Reducida sonoridad de combustin.

Comienzo de la inyeccin variable

Bajas emisiones de gases contaminantes.

6.3. Estructura del sistema EUI

El sistema de alimentacin de combustible EUI, est formado por

los siguientes sistemas:

Sistema de combustible o baja presin

Sistema de inyeccin o alta presin

Sistema de control electrnico (sensores, UCE, actuadores)

Sistema de combustible

En los sistemas de inyeccin EUI , es indispensable que llegue el

combustible hasta las cmaras labradas en la culata, en la que se

ubican los inyectores bomba.

El circuito de alimentacin de combustible de tipo convencional en

el que una bomba de paletas o engranaje accionada por ladistribucin del motor impulsa el combustible hacia los inyectores,

circulando de manera continua por las galeras de la culata y retornando

al depsito.


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Figura 43 Sistema Inyector Bomba EUI


A. Alimentacin de combustible (Baja Presin)1. Depsito de combustible con filtro previo.

2. Bomba de combustible con vlvula de retencin y bomba

manual de alimentacin.

3. Filtro de combustible.

4. Vlvula limitadora de presin

5. Enfriador de combustible.

B Sistema de inyeccin6. Inyector Bomba electrnico UIS, EUI, con mecanismo de leva y

balancn.

C Sistema de control electrnico

10. Sensor de temperatura de combustible.

11. Unidad de control electrnico.

12. Sensor del pedal del acelerador

13. Sensor de velocidad de marcha

14. Contacto de freno.

15 Sensor de temperatura del aire

16 Sensor r.p.m. del eje de levas

17 Sensor de temperatura del aire de admisin

18 Sensor de presin de alimentacin

19 Sensor de temperatura del motor (refrigerante)

20 Sensor de r.p.m. del cigeal


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D Periferia

21Instrumento combinado con salida de seales para

consumo de combustible, r.p.m., etc.22 Unidad de control de tiempo de incandescencia

23 Buja de espiga incandescente

24 Interruptor de embrague

25 Unidad de operacin para el regulador de la velocidad de marcha

26 Compresor aire acondicionado

27 Unidad de operacin para compresor de aire acondicionado

28 Chapa de contacto29 Interfaz de diagnstico

30 Batera

31 Turbo sobre alimentador

32 Actuador de presin de sobre alimentacin

33 Bomba de depresin

34 Motor Disel

CAN Controller Area Network (Bus de datos en serie en el automvil)

6.3.1. Componentes del sistema de combustible

La alimentacin de combustible (Ver figura # 7) abarca los

siguientes componentes esenciales:

1. Depsito de combustible

2. Filtro Primario3. Enfriador de la unidad de control

4. Bomba previa con vlvula de retencin

5. Filtro secundario

6. Bomba de combustible

7. Vlvula reguladora de presin

8. Galera de combustible

9. Enfriador de combustible


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Figura 44 Sistema de combustible


La figura muestra el esquema del circuito de combustible para unvehculo liviano, en el que puede verse la ubicacin de la vlvula

limitadora de presin inmediatamente despus del filtro y la de retencin

en el retorno, as como un conducto de by-pass que facilita la purga de

aire en caso de vaciado del circuito. Tambin en el circuito de

retorno se ubican el sensor de temperatura del combustible y un

radiador para enfriar el combustible caliente que regresa de los

inyectores, en los cuales alcanza temperaturas de hasta150C, que deben reducirse hasta menos de 80C antes de

retornar el combustible nuevamente al depsito.

Figura 45 Circuito de combustible para vehculo liviano



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6.3.2. Filtros de combustible

Tiene la misin de reducir las impurezas del combustible atribuibles a

partculas. Asegura, por lo tanto, una pureza mnima del combustible

delante de los componentes sensibles al desgaste. A parte de ello es

necesario que el filtro de combustible cuente con una capacidad

suficiente de acumulacin de partculas para garantizar unos intervalos

de mantenimiento suficientemente amplios. Si un filtro queda

obstruido, se reduce el caudal suministrado de combustible,

disminuyendo la potencia del motor.Los sistemas de inyeccin electrnicos Diesel son de gran precisin y

reaccionan de forma muy sensible frente a la mnima cantidad de

impurezas. Por esta razn rigen unas exigencias muy elevadas en

cuanto a la proteccin contra el desgaste para garantizar la fiabilidad,

el consumo de combustible y los valores lmite para las emisiones

durante toda la vida til del vehculo (1000000 de KM en el caso de

los vehculos industriales)Para satisfacer unas exigencias especialmente altas de proteccin

contra el desgaste y asegurar un intervalo de mantenimiento

adecuado, se emplea un sistema de filtrado con un filtro fino y un filtro

fino.

Figura 46 Filtro de combustible EUIFuente: (Inacap, 2013)


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6.3.3. EUI bomba de combustible

Esta bomba permite trasferir el combustible desde el depsito en la

cantidad suficiente para los requerimientos del sistema de inyeccin. El

sistema EUI, UIS, dependiendo del tipo de vehculo puede emplear

bombas de combustible: de engranajes, paletas o elctricas.

Figura 47 Bomba de combustible EUI


Es una cavidad que se encuentra en la culata que distribuye

uniformemente el combustible y a la misma temperatura entre los

inyectores de forma que est asegurada la marcha suave del motor.

Figura 48 Galera de CombustibleFuente: (Inacap, 2013)


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6.3.4. Vlvula reguladora de presin

La vlvula reguladora de presin tambin llamada vlvula de descarga

est montada en el retorno de combustible. Su misin es asegurar que

en cualquier estado de servicio haya una presin suficiente en la parte de

baja presin de la unidad bomba-inyector (UIS) y con ello el uniforme

llenado de las unidades inyectoras. El embolo acumulador (3) abre a

una presin de rotura de aprox. 3...3,5 bar. El asiento cnico (1) libera el

volumen acumulado (2). A travs de la junta del intersticio (4) puede

fluir muy poco combustible de fuga. Segn la presin delcombustible, el muelle de compresin (5) ser comprimido en grado mayor

o menor. De este modo se modifica el volumen acumulador, pudindose

compensar las variaciones menores de la presin. Con una presin de

apertura 4...4,5 bares, se abrir tambin la junta de intersticio. La vlvula se

cerrara al disminuir la presin del combustible. Para el ajuste previo de la

presin de apertura hay dos tornillo (6) con variaciones del

escalonamiento del tope elstico.

Figura 49 Vlvula reguladora de baja presin



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6.3.5. Refrigerador de la unidad de control

Las unidades UIS, EUI para vehculos industriales necesitan un

refrigerador de la unidad de control si dicha unidad est montada junto al

motor. El combustible sirve de medio refrigerante. ste fluye a lo largo de

la unidad de control como muestra la figura, a travs de canales de

refrigeracin y absorbe el calor del sistema electrnico.

Figura 50 Refrigeracin de la unidad de inyeccin

Fuente: (Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba Electrnico con Accionamiento

Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI, 2013)

6.3.6. Refrigerador de combustible

Debido a la presin elevada en el inyector UIS, EUI, especialmente en

los vehculos livianos, el combustible se calienta tan intensamente que

requiere ser enfriado, antes del retorno, para proteger el depsito de

combustible y el sensor de nivel de llenado. El combustible fluye a

travs del refrigerador o intercambiador de calor 3 y cediendo el calor al

refrigerante del motor. El circuito de refrigeracin de combustible est


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separado del circuito de refrigeracin del motor 6 debido a que con el motor

caliente la temperatura del lquido refrigerante es demasiado elevada como

para poder enfriar el combustible. Cerca del depsito de compensacin 5 elcircuito de refrigeracin del combustible comunica con el circuito de

refrigeracin del motor para que se pueda llenar el circuito de

refrigeracin del combustible, compensndose as las variaciones de

volumen a causa de oscilaciones de la temperatura.

Figura 51 Circuito de refrigeracin del combustibleFuente: (Inacap, 2013)


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7. SISTEMA DE INYECCIN CRDI HEUI

El sistema HEUI (Hidraulic Electronic Unit Inyector) se utiliza en varias

marcas de motor de camin de tamao medio y en la maquinaria Caterpillar.

El sistema emplea inyectores bomba accionados hidrulicamente y

controlados electrnicamente. Se emplea el aceite lubricante del motor

como fluido hidrulico. La bomba de aceite del motor alimenta aceite a un

tanque que se encuentra junto a una bomba de alta presin. Esta bomba

alimenta aceite de alta presin a los rieles o galeras de aceite maquinados

en las culatas de lo cilindros del motor. El aceite a presin permite elaccionamiento del elemento de bombeo del inyector y una vlvula de control

de presin de aceite, un sensor de presin y la unidad de control permiten

controlar la presin de la bomba de alta presin entre 500 a 3000 psi. (3447

a 20684 kPa).

Figura 52 Inyector HEUIFuente: (Coral, 2013)

Un Sistema con Inyector bomba electrnico HEUI, est compuesto

por los siguientes circuitos:

Circuito de baja presin o combustible

Circuito de accionamiento del Inyector.

Circuito electrnico.


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Figura 53 Sistema de inyeccin con HEUI


7.1. Circuito de combustible

Este circuito proporciona el combustible en la cantidad adecuada y

purificada a los inyectores Bomba HEUI, su estructura y funcionamiento es

similar a la de los sistemas EUI o UIS, ya descritos al inicio del apunte. A

continuacin se muestra los componentes del sistema de combustible o baja

presin para un sistema HEUI.

Figura 54 Circuito de baja presin HEUI



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7.2. Circuito de accionamiento del inyector

El circuito de accionamiento del inyector proporciona la presin hidrulica

necesaria para accionar los elementos de bombeo de los inyectores HEUI y

controla la presin su inyeccin, por medio del control de la presin del

aceite. El sistema est formado como muestra, por la bomba de aceite, el

filtro de aceite, bomba de alta presin y la galera de presin de aceite de los

inyectores. Tambin el sistema posee unos componentes electrnicos para

el control de la presin de aceite, una vlvula de control de presin (IAP) yun sensor de presin. El control de la presin de aceite permite controlar la

presin de Inyeccin con que el combustible es suministrado a los cilindros

del motor.

7.3. Sensor de presin de aceite

Este sensor mide la presin en la galera de presin de aceite de los

inyectores y enva esta informacin a la unidad de control, para que la

vlvula de control de presin ajuste la presin del aceite de accionamiento

de los inyectores y de esta manera tambin controlar su presin de

inyeccin, de acuerdo con los requerimientos del motor.

Figura 55 Accionamiento de los inyectores bomba HEUIFuente: (Inacap, 2013)


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El sistema HEUI emplea presin hidrulica para el accionar los

inyectores bomba. En este sistema el aceite del motor es bombeado a untanque por la bomba de aceite del motor. El tanque est montado junto a la

bomba de alta presin, que toma el aceite del tanque y lo entrega a la

galera de aceite de accionamiento de los inyectores que se encuentra en la

culata del motor. La bomba como puede observarse, es de nueve pistones

axiales los que al girar el eje de la bomba, se desplazan sobre un plato

inclinado, que permite el bombeo de aceite hacia la galera y soportar una

presin muy alta. La presin es controlada por una electrovlvula (Vlvula decontrol de presin IAP), que recibe una seal desde la unidad de control

electrnico, de acuerdo con la informacin suministrada por el sensor de

presin IAP, instalado en la galera de aceite de accionamiento de los

inyectores. La presin de control de la inyeccin de inyeccin vara de 500 a

3000 psi (3447 a 20685 kPa). La vlvula reguladora de presin descarga el

exceso de aceite al crter del motor. El sensor IAP es un sensor de presin

de disco de cermica que convierte una seal de presin en una seal

elctrica de 0 a 5V, seal que emplea la unidad de control para ajustar la

presin en la galera. Una vlvula de alivio de presin adicional descarga el

aceite al crter en caso de el valor sobrepase los 4400 psi (27580 kPa).

7.4. Operacin de la vlvula IAP

Los componentes de la vlvula IAP regula la presin de salida de la

bomba entre 450 a 3000 psi (3103 a 20685 kPa). Con el motor apagado, el

resorte de retorno sostiene el carrete de la vlvula a la derecha, y los puertos

de estn cerrados. Se requieren cerca de 1500 psi (10342 kPa) para

arrancar un motor caliente. Un motor fro requiere 3000 psi (20685 kPa) de

presin para arrancar. Una seal electrnica de la UCE hace que el

solenoide genere un campo magntico, que empuja la armadura a la

derecha contra el pasador y la vlvula poppet o de disco, mantenindola


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cerrada mientras se forma presin en la cmara del carrete y la fuerza del

resorte sostiene el carrete a la derecha, cerrando los puerto de drenado.

Todo el aceite se enva al riel de presin hasta que se alcanza la presin

que se requiere.

Tan pronto como arranca el motor, la UCE manda una seal a la vlvula

IAP para que proporcione la presin que necesita la galera. La UCE

compara la presin efectiva de la galera con la presin que se requiere y

ajusta las seales de la UCE con las de la vlvula IAP para obtener la

presin adecuada en la galera. La posicin del carrete determina qu tantose abren los puertos de drenado y cuanto aceite se purga de la salida de la

bomba, controlando de esta manera la presin de la galera. La posicin de

la vlvula poppet o de disco controla la fuerza del campo magntico del

solenoide en la seal de la UCE. La posicin del carrete determina el

equilibrio entre las fuerzas del lado izquierdo y derecho del carrete. La

presin de salida de la bomba es infinitamente variable entre 450 y 3000 psi

(3103 y 20685 kPa). (Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba

Electrnico con Accionamiento Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI, 2013)

Figura 56 Bomba de aceite de alta presin HEUI



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Figura 57 Vlvula de control de presin de aceite IAP


7.5. Montaje del inyector bomba HEUI

Al igual que en el sistema EUI o UIS, por cada cilindro del motor hay

una unidad Inyector Bomba, pero en este caso su accionamiento es

hidrulico. El inyector va instalado en un alojamiento en la culata del motor y

la tobera descarga el combustible en el centro de la cmara de combustin

que se encuentra en la cabeza del pistn.

El inyector HEUI, est rodeado por dos galeras una de combustible y

la otra de aceite de accionamiento y esta fijo por medio de una brida mvil

que va apernada a la culata. (Inacap, 2013)

Figura 58 Montaje del Inyector HEUI


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7.6. Componentes de un inyector HEUI

El inyector bomba HEUI consta de los siguientes componentes

principales:

Solenoide

Vlvula de disco o accionamiento.

Pistn o mbolo intensificador

Conjunto de boquilla o montaje del inyector

Figura 59 Componentes de un Inyector Bomba HEUI


7.6.1. Solenoide

Es un electroimn de accin rpida que cuando se activa levanta la

vlvula de disco o accionamiento de su asiento contra la accin de unresorte.

7.6.2. Vlvula de disco o accionamiento

La vlvula de disco o accionamiento se levanta de su asiento cuando

se activa el solenoide del inyector por la unidad de control (UCE). Esto cierra


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el drenado y abre la entrada para que entre la alta presin hidrulica al rea

que est arriba del pistn intensificador.

Figura 60 Vlvula y solenoide del inyector HEUIFuente: (Arzaga & Torres, 2014)

7.6.3. Pistn y mbolo intensificador

Cuando se activa el solenoide del inyector, la alta presin hidrulica

acciona la parte superior del pistn intensificador, empujndolo hacia abajo

junto con l mbolo. Debido a que el rea de la superficie de la parte

superior del mbolo es siete veces mayor que la del mbolo, se produce una

fuerza siete veces mayor y se transmite al combustible que est debajo del

mbolo. (Inacap, 2013)

Este combustible altamente presurizado levanta la vlvula del inyector

de su asiento y deja que salga a presin por los orificios de la tobera.

Figura 61 Vlvula y solenoide del inyector HEUI



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7.6.4. Conjunto boquilla o montaje del inyector

Consta de una vlvula de aguja y asiento convencional que abre hacia

adentro. La presin del resorte mantiene la vlvula en su asiento hasta que

la presin del combustible la levanta de su asiento durante la inyeccin. La

vlvula controla la abertura de los orificios de la tobera o boquilla. Un baln

retn que cierra durante la inyeccin (debido a la presin) evita que escape

el combustible atrapado. Despus de la inyeccin, se abre la vlvula retn

para que la cavidad del mbolo se llene de combustible. (Inacap, 2013)

Figura 62 Conjunto boquilla o inyector


7.7. Funcionamiento de un inyector electrnico HEUI

El funcionamiento de un inyector HEUI se puede describir en tres etapas,

que son:


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1. Ciclo de llenado

2. Ciclo de inyeccin3. Fin de la Inyeccin

7.7.1. Ciclo de llenado

Durante el ciclo de llenado, la vlvula de disco o accionamiento est

cerrada, bloqueando la presin hidrulica al inyector. El mbolo y el pistn

intensificador se conservan en la parte superior de su lmite de carrera por

medio de la presin del resorte, y la cavidad del mbolo est llena de

combustible a la presin del sistema de suministro de 40 psi (270 kPa).

7.7.2. Ciclo de inyeccin de combustible

Cuando la UCE determina que la inyeccin debe llevarse a cabo, ocurren loseventos siguientes:

1. La UCE manda seales al IDM (Mdulo impulsor de los Inyectores) para

que active para que active al solenoide del inyector (115 V)

2. Al activarse el solenoide saca a la vlvula de disco o accionamiento de su

asiento.

3. Una seccin de la parte superior de la vlvula de disco cierra el paso al

drenaje.

4. Una seccin de la parte inferior de la vlvula de disco abre la cmara de

disco a la alta presin hidrulica.

5. Fluye la alta presin hidrulica al rea en la parte superior del pistn

intensificador.

6. La presin en la parte superior del pistn intensificador lo obliga a

descender junto con el mbolo.


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7. La alta presin de combustible resultante levanta de su asiento la vlvula

de la tobera y deja que el combustible sea obligado a salir por los orificios de

la tobera.

7.7.3. Fin de la inyeccin

El final de la Inyeccin ocurre cuando el ECM y el IDM terminan la seal

elctrica al solenoide del inyector, disparando los eventos siguientes:

1. La tensin de resorte asienta la vlvula de disco o accionamiento. Esto

abre el paso al drenaje y cierra la cmara de disco a la presin hidrulica.

2. El aceite de las cmaras del intensificador y de la vlvula de fluye por los

respiraderos del manguito de la vlvula poppet y el agujero de drenado del

adaptador.

3. Cuando la presin de aceite del rea que est arriba del intensificador,

desciende a menos de la presin que est debajo del mbolo, ste regresa a

su posicin superior, la vlvula de la tobera se asienta y cierra los orificios y

se detiene la inyeccin. (Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba

Electrnico con Accionamiento Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI, 2013)

7.8. Sensor de Presin del Riel de Combustible (FRP)

En los sistemas de inyeccin Diesel Common Rail el sensor de presin

del riel conocido como FRP (Fuel Rail Preassure Sensor) o ICP (Injection

Preassure Control) es el encargado de detectar la presin de combustible en

el riel mediante la variacin de tensin y suministrar una seal a la unidad de

control, en funcin de la presin existente. El FRP es alimentado con una

tensin de referencia de 5 voltios por el mdulo de control y a medida que la

presin de combustible aumenta en el riel se reduce la resistencia del sensor

aumentando a su vez la tensin en la terminal de seal. (Auto Avance,

2013).


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Figura 63 Sensor FRP.

Fuente: (CISE electrnica, 2011)

7.8.1. Caractersticas del sensor FRP

El sensor de presin dispone de 3 cables de conexin con el PCM, tal

como ocurre con otros sensores de presin. Estos 3 cables son:

o Positivo de alimentacin de 5 voltios.

o Seal al PCM.

o Masa de sensores.

Los fabricantes de los sistemas (Bosch, Delphi, Siemens) tomaron

como referencia 0.5 voltios para un valor de 0 presin y 4.5 voltios

para el valor mximo de presin, pero hay que tener cuidado con el

fabricante Denso ya que adopt otros parmetros para la deteccin

de la presin de combustible, para este caso se toma como 1 voltio el

valor de 0 presin y 4.2 voltios para el valor de mxima presin.

En los sistemas Common Rail la seal de este sensor es

imprescindible para los clculos del mdulo de control de motor y si

tomamos en cuenta que la presin puede oscilar entre los 0 y 1800

bar, la variante de voltaje en la seal del sensor representa altos

valores de presin, en conclusin al tomar una decisin para el

diagnstico de falla de un sensor FRP hay que tener en cuenta cual

es el fabricante de dicho sistema. (Mecnicos Costa Rica, 2012)


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7.8.2. Comprobacin del sensor FRP

Figura 64 Comprobacin del sensor FRP.


Justamente, evaluar la seal del sensor es una forma prctica de

conocer la presin del riel, dado que es por medio de esta informacin

que el PCM conoce la presin.

Esta es una seal de voltaje. Esta tensin vara entre un mnimo de

aproximadamente 0.5 voltios a un mximo de 4.5 voltios, siendomayor en voltaje cuanto mayor es la presin en el riel.

Si se coloca un voltmetro entre esta seal y masa ser posible

"medir" la presin en el riel analizando el valor de voltaje que se

pueda leer en el voltmetro.

En la figura puede apreciarse la forma de conectar el voltmetro,

tngase presente que es muy simple encontrar el cable de seal, con

solo medir uno a uno, ser fcilmente identificable el de 5 voltios y elde masa, el tercero ser la seal que se est buscando.

Esta seal en voltaje se encontrar normalmente con motor detenido

en un valor de 0.5 voltios aproximadamente.

Al accionar el arranque dicho voltaje debe subir hasta 1 voltio o ms.

La presencia de este voltaje ser dar la certeza de que en el riel hay

presin suficiente. Necesaria para que los inyectores puedan abrir y

que la ECU los active. (CISE electrnica, 2011).


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7.9. Diferencias entre las vlvulas IPR y SCV.

Existen dos tipos de vlvulas que pueden aparecer en la bomba de alta

presin. La vlvula IPR (Reguladora de presin) y la vlvula SCV (Control

de caudal). Por ejemplo:

Los sistemas Bosch suelen usa vlvulas IPR, salvo ya en la ltima

versin CP4 que utiliza una vlvula SCV.

Los sistemas Denso y Delphi utilizan vlvulas SCV.

Los sistemas Siemens utilizan vlvulas IPR y SCV.

La vlvula IPR regula la presin dejando escapar diesel hacia el retorno.

La vlvula SCV regula la succin a la bomba de alta presin, es decir deja

ingresar ms o menos diesel a la misma. Regula lo que la bomba puede

succionar.

Figura 65. Vlvulas IPR y SCV.


Como puede verse la vlvula SCV regula la cantidad de combustible que

pasa desde la bomba de baja presin o transferencia, a la bomba de alta

presin, dejando ingresar a la misma ms o menos diesel.La vlvula IPR est dejando que el diesel que va al riel se fugue o escape

hacia el retorno, por lo que de esta forma regula la presin. Estas vlvulas

pueden venir una u otra, o tambin ambas como ocurre en las bombas

Siemens. (CISE electrnica, 2011).


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BIBLIOGRAFA

1. Aficionados a la mecnica. (1 de Enero de 2014). Aficionados a la

mecnica. Recuperado el 15 de Diciembre de 2015, de

http://www.aficionadosalamecanica.net/inyec-gasoli-direc.htm

2. Arzaga, F., & Torres, P. (2014). Diseo de un simulador para

diagnstico de bombas CRDI e implementacin en un banco de

pruebas hartridge de bombas convencionales.Cuenca: UPS.

3. Auto Avance. (27 de Mayo de 2013). www.autoavance.co.

Recuperado el 2 de Febrero de 2016, dehttp://www.autoavance.co/blog-tecnico-automotriz/itemlist/?start=35

4. Bosch. (2010). Obtenido de

http://www.catalogobosch.com/BibliotecaPDF_es/Diesel/Sistemas_de

_Iny

5. CISE electrnica. (20 de Abril de 2011). www.cise.com. Recuperado

el 2 de Febrero de 2016, de http://www.cise.com/portal/notas-

tecnicas/item/356-sistemas-common-rail-presi%C3%B3n-en-el-rail.html

6. Coral, F. (2013). Diseo e Implementacin de un banco de pruebas

de inyectores de vehculos a diesel CRDI para la escuela de

ingeniera automotriz.Riobamba : ESPOCH.

7. dspace. (2012). Obtenido de

http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7213/1/UPS-

CT004061.pdf8. Fierrosclasicos.com. (12 de Febrero de 2015). Fierrosclasicos.com.

Recuperado el 15 de Diciembre de 2015, de

http://www.fierrosclasicos.com/diccionario-del-motor-una-guia-de-

terminos-para-aprender-que-significan/

9. Inacap. (22 de Febrero de 2013). Sistema de Inyeccin Disel con

Inyector Bomba Electrnico con Accionamiento Mecnico E Hidrulico

EUI,HEUI. Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba


77/77

68

Electrnico con Accionamiento Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI.

Chile.

10. mecnica, a. a. (2010). Obtenido de Manual Common Rail Principiosde funcionamiento

11. Mecnicos Costa Rica. (23 de Septiembre de 2012).

www.mecanicoscostarica.net. Recuperado el 2 de Febrero de 2016,

de

http://www.mecanicoscostarica.net/Tips%20tecnicos/sensor%20diesel

.htm

12. Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba Electrnico conAccionamiento Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI. (22 de Febrero de

2013). Sistema de Inyeccin Disel con Inyector Bomba Electrnico

con Accionamiento Mecnico E Hidrulico EUI,HEUI. Chile.

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