Bomba de alimentaci車n de simple efecto
Esta bomba esta constituida de dos c芍maras separadas por un 谷mbolo m車vil (4). El 谷mbolo es empujado por una leva exc谷ntrica (1) a trav谷s del impulsor de rodillo (2) y un perno de presi車n (3). Durante la carrera intermedia, el combustible se introduce en la c芍mara de presi車n (5) a trav谷s de la v芍lvula de retenci車n (7) instalada en lado de alimentaci車n. Durante la carrera de admisi車n y alimentaci車n, el combustible es impulsado desde la c芍mara de presi車n hacia la bomba de inyecci車n por el 谷mbolo que retrocede por efecto de la fuerza del muelle (9). Al mismo tiempo, la bomba de alimentaci車n aspira tambi谷n combustible desde el dep車sito del mismo, haciendolo pasar por un pre-purificador (8) y por la v芍lvula de retenci車n del lado de admisi車n (6).
Si la presi車n en la tuber赤a de alimentaci車n sobrepasa un determinado valor, la fuerza del muelle del 谷mbolo (9) deja de ser suficiente para que se realice una carrera de trabajo completa. Con esto se reduce el caudal de alimentaci車n, pudiendo llegar a hacerse cero si la presi車n sigue aumentando. De este modo, la bomba de alimentaci車n protege el filtro de combustible contra presiones excesivas.
Bomba de alimentaci車n de doble efecto
Esta bomba cuenta con dos v芍lvulas de retenci車n adicionales que convierten la c芍mara de admisi車n y la c芍mara de presi車n de la bomba de alimentaci車n de simple efecto, en una c芍mara de admisi車n y de presi車n combinadas, es decir al mismo tiempo que hace la admisi車n, hace tambi谷n la alimentaci車n. La bomba no realiza carrera intermedia. A cada carrera de la bomba de alimentaci車n de doble efecto, el combustible es aspirado a una c芍mara, siendo impulsado simult芍neamente desde la otra c芍mara hacia la bomba de inyecci車n. Por lo tanto, cada carrera es al mismo tiempo de alimentaci車n y de admisi車n. Al contrario de lo que ocurre en la bomba de simple efecto, el caudal de alimentaci車n nunca puede hacerse cero. Por lo tanto, en la tuber赤a de impulsi車n o en el filtro de combustible tiene que preverse una v芍lvula de descarga a trav谷s de la cual pueda retornar el dep車sito el exceso de combustible bombeado.
Aplicaciones de las bombas de inyecci車n en linea
Estas bombas se pueden utilizar en motores con potencias que van desde 10 kW/cil, hasta 200 kW/cil, esto es posible gracias a la extensa gama de modelos de bombas de inyecci車n en linea. Estas bombas se utilizan sobre todo en motores Diesel instalados en camiones y autobuses. Pero tambi谷n se utiliza en turismos, tractores y maquinas agr赤colas, as赤 como en la maquinaria de construcci車n, por ejemplo: en excavadoras, niveladoras y dumpers.
Otro campo de aplicaci車n de las bombas de inyecci車n en linea es en los motores navales y en grupos electr車genos.
Bosch es el principal constructor de bombas de inyecci車n en linea y las denomina: PE. Existen bombas de distintos tamaños que se adaptan a la potencia del motor que van alimentar. Los tipos de bombas se re迆nen en series cuyos rendimientos se solapan en los m芍ximos y m赤nimos. Dentro de las bombas de inyecci車n en linea PE existen dos construcciones distintas. Por un lado tenemos las denominadas "M" y "A" y por el otro las "MW" y "P".
| Clasificaci車n de la bombas de inyecci車n en linea PE |
| Caracter赤sticas: |
Tipos: |
|
M |
A |
MW |
P3000 |
P7100 |
| Presi車n de inyecci車n (bar) |
550 |
750 |
1100 |
950 |
1300 |
| Aplicaci車n |
Turismos y veh赤culos de transporte |
Camiones ligeros y medianos, tractores, motores industriales |
Camiones de gran tonelaje, motores industriales |
| Potencia por cilindro (kW/cilindro) |
20 |
27 |
36 |
60 |
160 |
En la configuraci車n de la bomba "A", el cilindro de bomba (3) es aplicado desde arriba directamente en el cuerpo o carcasa de aluminio, siendo presionado con el racor de impulsi車n (1) contra el cuerpo de la bomba por el portav芍lvula de presi車n. Las presiones que se generan dentro de la bomba son muy superiores a las presiones de alimentaci車n, siendo absorbidas estas presiones por el cuerpo de la bomba. Debido a lo anterior, las presiones m芍ximas est芍n limitadas a 400 bar en las bombas del tipo "M" y a 600 bar en las bombas del tipo "A".
En la bomba del tipo "A", el tornillo para el ajuste de la carrera previa (14) se encuentra entre el impulsor de rodillo (11) y el platillo de muelle (15). Va enroscado en el impulsor de rodillo, y se fija con una contratuerca. Sobre el casquillo de regulaci車n se encuentra el segmento dentado con el que se ajusta el caudal de combustible a inyectar por la bomba. Con esta configuraci車n de bomba, las operaciones de ajuste y reglaje de la bomba solo pueden realizarse con la bomba parada y su cuerpo abierto. Para ello la bomba dispone de una tapa de la c芍mara del muelle (13).
La bomba del tipo "P" se distingue de la "A" principalmente por el elemento de brida (4). El elemento de brida es una pieza que se interpone entre la generaci車n de presi車n y la carcasa de la bomba, por lo que se evita que la carcasa este sometida a las presiones de inyecci車n. El cilindro de la bomba es una pieza independiente y el racor de impulsi車n no se apoya en la carcasa de la bomba sino que esta enroscado en el elemento de brida (4). Con esta configuraci車n de bomba se consigue unas mayores presiones de inyecci車n, se pueden alcanzar presiones m芍ximas de hasta 750 bar. Entre el cuerpo y el elemento de brida se encuentra una arandela compensadora, con la que se ajusta la carrera previa.
En esta bomba de inyecci車n el embolo (5) esta unido al impulsor de rodillo (11) a trav谷s del platillo de muelle inferior (15). El casquillo de regulaci車n (8) tiene un brazo con rotula (9), que es accionada por la varilla de regulaci車n (7). Debido a que esta bomba esta cerrada, el ajuste del accionamiento por parte de la leva puede hacerse desde el exterior, girando el casquillo de regulaci車n (8) o el elemento de brida.
Constituci車n
La bomba de inyecci車n en linea a carrera constante, cuya secci車n se encuentra en la figura inferior, en la que se puede ver que dispone de un c芍rter o cuerpo, de aleaci車n de aluminio-silicio, que aloja en su parte inferior o c芍rter inferior (C), al 芍rbol de levas (A), que tiene tantas levas como cilindros el motor. En un lateral del c芍rter inferior de bomba, se fija la bomba de alimentaci車n (B), que recibe movimiento del mismo 芍rbol de levas de la bomba de inyecci車n, por medio de una exc谷ntrica labrada en el. Cada una de las levas acciona un empujador o taqu谷 (D), que, por medio de un rodillo, se aplica contra la leva, obligado por el muelle (E). El empujador (D), a su vez da movimiento al embolo (F), que se desliza en el interior del cilindro (G), que comunica por medio de unos orificios laterales llamados lumbreras, con la canalizaci車n (H), a la que llega el gasoleo procedente de la bomba de alimentaci車n. Ademas del movimiento de subida y bajada del pist車n, este puede girar un cierto 芍ngulo sobre su eje vertical, ya que la parte inferior tiene un saliente (I), que encaja con el manguito cil赤ndrico (J), que a su vez rodea el cilindro (G) y que, en su parte superior, lleva adosada la corona dentada (K), que engrana con la barra cremallera (L). El movimiento de esta barra cremallera hace girar a la corona dentada, quien comunica su giro al pist車n, por medio del manguito cil赤ndrico (J) y el saliente (I) de la parte inferior del pist車n.
La parte superior del cilindro, esta cerrada por la v芍lvula (M), llamada de retenci車n o reaspiraci車n, que se mantiene aplicada contra su asiento (N), por la acci車n del muelle (O).
Cuando la leva presenta su saliente al empujador (D), este, a su vez, acciona el pist車n (F), haciendole subir, con lo cual, quedan tapadas las lumbreras del cilindro (G) que lo comunican con la canalizaci車n (H), a la que llega el combustible. En estas condiciones, el gasoleo encerrado en el cilindro, es comprimido por el pist車n, alcanzandose una determinada presi車n en el cilindro, que provoca la apertura de la v芍lvula (M), venciendo la acci車n del muelle (O), en cuyo momento sale por ella el gasoleo hacia el inyector del cilindro correspondiente, a trav谷s de la canalizaci車n (P).
Cuando ha pasado el saliente de la leva, el impulsor (D) baja por la acci車n del muelle, haciendo bajar a su vez el 谷mbolo (F), que vuelve a ocupar la posici車n representada en la figura, permitiendo el llenado del cilindro con nuevo combustible, a trav谷s de sus aberturas laterales. La v芍lvula (M), mientras tanto, ha bajado cortando la comunicaci車n del cilindro y la v芍lvula (M) es empujada por el muelle.
Como puede verse la carrera del pist車n es constante.
La bomba de inyecci車n tiene tantos elementos de bombeo como cilindros el motor. Cada elemento de bombeo, esta constituido por un cilindro y un pist車n. Cada cilindro, a su vez, esta en comunicaci車n con la tuber赤a de admisi車n, por medio de las lumbreras y con el conducto de salida por el inyector, por medio de una v芍lvula que es mantenida sobre su asiento por medio de un muelle tarado.
El pist車n se ajusta en el cilindro con una precisi車n del orden de varias micras y tiene una forma peculiar que estudiaremos a continuaci車n. En su parte inferior el pist車n tiene un rebaje circular que comunica con la cara superior del pist車n, por medio de una rampa helicoidal y una ranura vertical.
En la parte inferior, el pist車n lleva un dedo de mando o saliente (I- figura superior), que encaja encaja en la escotadura de un manguito cil赤ndrico, sobre el que se fija la corona dentada, que engrana con la cremallera. El movimiento de la cremallera, puede hacer girar el pist車n un cierto 芍ngulo sobre su eje vertical.
En ciertos tipos de bombas, la cremallera es reemplazada por una barra corredera, que lleva unas escotaduras en las que encaja el dedo de mando que forma el pist車n en su parte inferior
Funcionamiento
El pist車n esta animado de un movimiento de sube y baja en el interior del cilindro. El descenso esta mandado por el muelle (3) figura inferior, que entra en acci車n cuando el saliente de la leva en su giro deja de actuar sobre el pist車n (5). La subida del pist車n se produce cuando la leva en su giro act迆a levantando el pist車n venciendo el empuje del muelle.
Cuando el pist車n desciende en el cilindro crea una depresi車n que permite la entrada a el del gasoleo cuando el pist車n ha destapado las lumbreras correspondientes (12). Debido a la presi車n reinante en el conducto de alimentaci車n (11), provocada por la bomba de alimentaci車n, el cilindro se llena totalmente de gasoleo.
La subida del pist車n, produce la inyecci車n del combustible. Al comienzo de esta subida, las lumbreras no est芍n tapadas y por ello, el gasoleo es devuelto en parte hacia el conducto de alimentaci車n (11).
Si la ranura vertical del pist車n, esta situada frente a la lumbrera de admisi車n, el interior del cilindro comunica con el conducto de alimentaci車n, por lo que, aunque suba el pist車n, no se comprime el combustible en el cilindro y, por lo tanto, no hay inyecci車n. Esta posici車n del pist車n, corresponde al suministro nulo de la bomba de inyecci車n.
Si la ranura vertical no esta frente a la lumbrera de admisi車n (12), entonces se produce la inyecci車n. El comienzo de est芍, se produce siempre en el mismo instante o, mejor dicho, para la misma posici車n del pist車n, pues a medida que va subiendo, la presi車n aumenta en el interior del cilindro. Cuando el valor de esta presi車n es superior a la fuerza que ejerce el muelle de la v芍lvula (de reaspiraci車n), esta se abre venciendo la fuerza de su muelle, con lo cual, el combustible pasa al circuito de inyecci車n comprendido entre el elemento bomba y el inyector. En tanto el combustible no salga por el inyector, la presi車n en todo el circuito ira aumentando a medida que el pist車n vaya subiendo. En el momento que esta presi車n es superior a la del tarado del inyector, este permite el paso del combustibles al cilindro del motor, comenzando en este momento la inyecci車n, cuyo final depende de la posici車n de la rampa helicoidal, pues, llegado el pist車n a cierta altura, pone en comunicaci車n el cilindro con el conducto de alimentaci車n, con lo cual, desciende bruscamente la presi車n en el interior del cilindro.
Formas de las levas
La leva tienen la funci車n de accionar el 谷mbolo, la forma de la leva influye sobre la duraci車n de la inyecci車n, el rendimiento de la bomba y la velocidad de la alimentaci車n. Los criterios decisivos al respecto que ha de cumplir la leva de la bomba de inyecci車n son la carrera de leva y la velocidad de levantamiento (velocidad de 谷mbolo) con relaci車n al 芍ngulo de leva.
Para propiciar un r芍pido corte de inyecci車n se aprovecha la zona central de la leva, donde la velocidad de levantamiento es grande. La inyecci車n termina antes de que dicha velocidad de levantamiento alcance su m芍ximo valor. Esto es necesario para que la compresi車n superficial entre el impulsor de rodillo y la leva no sobrepase un valor determinado. Por esta raz車n, en cada proceso de inyecci車n se respeta una una distancia de seguridad de 0,3 mm.
Para la aplicaci車n practica existen diversas formas de levas. Esto es necesario, ya que las diferentes formas de las c芍maras de combusti車n del motor y los distintos m谷todos de combusti車n exigen condiciones de inyecci車n individuales. Por este motivo se realiza un ajuste especial del proceso de inyecci車n por parte de la leva a cada tipo de motor. Partiendo de formas de levas standard pueden construirse levas de forma divergente, a fin de conseguir una inyecci車n optima y una presi車n m芍xima.
Se utilizan formas de levas sim谷tricas, asim谷tricas y con seguro contra retroceso. Estas ultimas hacen que el motor no pueda arrancar en el sentido de giro contrario. La forma de leva a aplicar depende del tipo de la bomba, del diseño del motor y de su campo de aplicaciones.
Las diferencias de presiones que se originan entre la parte superior de la v芍lvula de reaspiraci車n y la parte inferior, obligan a esta a cerrarse, ayudada al mismo tiempo por la acci車n de su muelle, impidiendo as赤 que el combustible situado en el circuito de inyecci車n pudiera retornar a la bomba.
Aunque la compresi車n del pist車n cesa, no ocurre lo mismo con la inyecci車n, que continua breves momentos debido a la presi車n reinante en el circuito de inyecci車n, que continua breves momentos debido a la presi車n reinante en el circuito de inyecci車n. Esta presi車n desciende a medida que disminuye la cantidad de combustible que hay en el circuito y que continua entrando al cilindro. Llegado un momento determinado, la presi車n es menor que la del tarado del inyector, en cuyo caso cesa la inyecci車n de forma violenta.
El pist車n de la bomba sigue subiendo hasta el PMS pero ya sin comprimir el combustible este se escapa por la rampa helicoidal al circuito de combustible por las lumbreras de admisi車n.
V芍lvula de presi車n (tambi谷n llamada de reaspiraci車n en algunos casos)
Esta v芍lvula a赤sla la tuber赤a que conecta la bomba con el inyector de la propia bomba de inyecci車n. La misi車n de esta v芍lvula es descargar la tuber赤a de inyecci車n tras concluir la fase de alimentaci車n de la bomba, extrayendo un volumen exactamente definido de la tuber赤a para por una parte mantener la presi車n en la tuber赤a (as赤 la pr車xima inyecci車n se realice sin retardo alguno), y por otra parte debe asegurar, igualmente, la ca赤da brusca de la presi車n del combustible en los conductos para obtener el cierre inmediato del inyector, evitando as赤 cualquier minina salida de combustible, unida al rebote de la aguja sobre su asiento.
Funcionamiento
Al final de la inyecci車n por parte del elemento bomba, la v芍lvula de presi車n desciende bajo la acci車n del muelle (2). El macho de v芍lvula (1) se introduce en el porta-v芍lvula (5), antes de que el cono de v芍lvula descienda sobre su asiento (3), aislando el tubo de alimentaci車n de inyector (1).
El descenso final de la v芍lvula (3) realiza una reaspiraci車n de un determinado volumen dentro de la canalizaci車n, lo que da lugar a una expansi車n r芍pida del combustible provocando, en consecuencia, el cierre brusco del inyector cortando as赤 la alimentaci車n de combustible al cilindro del motor evitando el goteo.
El 谷mbolo de descarga (2) cuando se cierra la v芍lvula de presi車n aspira un pequeño volumen de combustible, que provoca el cierre r芍pido del inyector. Este volumen de combustible esta calculado para una longitud determinada de tuber赤a, por lo que no se debe variar la longitud de esta en caso de reparaci車n.
Para conseguir una adaptaci車n deseada a los caudales de alimentaci車n, en determinado casos especiales se utilizan v芍lvulas compensadoras que presentan un tallado adicional (6) en el 谷mbolo de descarga.
Estrangulador de retroceso
Esta situado entre la v芍lvula de presi車n y la tuber赤a que alimenta al inyector, puede instalarse en el racor de impulsi車n acompañando a la v芍lvula de presi車n. Este elemento se utiliza para reducir en el sistema de alta presi車n fen車menos de desgaste producidos por los cambios r芍pidos de presi車n (cavitaci車n). Durante la alimentaci車n la presi車n del combustible es tan alta que la placa de la v芍lvula (3) es comprimida contra la fuerza del muelle (2), con lo que el combustible puede fluir hacia el inyector sin obst芍culos. Al final de la carrera 迆til del elemento de bombeo, el cierre de la aguja del inyector provoca una onda de presi車n en sentido contrario al de la alimentaci車n. Esto puede ser causa de cavitaci車n. Al mismo tiempo, el muelle de presi車n empuja la placa de v芍lvula (3) contra su asiento, por lo que el combustible tiene que retroceder pasando por la secci車n del estrangulador, amortiguandose as赤 la onda de presi車n, haciendola imperceptible.
Funcionamiento de la regulaci車n del caudal de combustible
La cantidad de gasoleo inyectado, depende, por tanto, de la longitud de la carrera efectuada por el pist車n, desde el cierre de la lumbrera de admisi車n, hasta la puesta en comunicaci車n de esta con el cilindro, por medio de la rampa helicoidal.
Moviendo la cremallera en uno u otro sentido, pueden conseguirse carreras de inyecci車n mas o menos largas que corresponden:
- Inyecci車n nula
- Inyecci車n parcial
- Inyecci車n m芍xima
El cierre de la v芍lvula de readmisi車n, debido a la acci車n conjunta de su muelle y de la presi車n existente en el conducto de salida, mantiene en esta canalizaci車n una cierta presi車n, llamada residual, que permite en el siguiente ciclo una subida de presi車n mas r芍pida y un funcionamiento mejor del inyector.
En el motor de gasolina, las variaciones de r谷gimen y de potencia, se obtienen modificando la cantidad de mezcla (aire/gasolina) que entra en el cilindro. En el motor Diesel, esta variaciones se obtienen actuando 迆nicamente sobre la cantidad de gasoleo inyectado en el cilindro, es decir, modificando la duraci車n de la inyecci車n.
El fin de la inyecci車n depende de la posici車n de la rampa helicoidal con respecto a la lumbrera de admisi車n. Esta posici車n puede ser modificada haciendo girar el pist車n sobre su eje vertical, por medio de una cremallera que engrana sobre la corona dentada fijada sobre el casquillo cil赤ndrico, que a su vez mueve al pist車n. La cremallera es movida por el pedal del acelerador, o autom芍ticamente por medio de un regulador, y da movimiento simult芍neamente a todos los elementos de inyecci車n de la bomba.
En un motor Diesel para provocar su paro debemos cortar el suministro de combustible que inyectamos en sus cilindros, para ello los motores dotados con bomba de inyecci車n e linea llevan un dispositivo de mando accionado por un tirador y cable desde el tablero de mandos del veh赤culo, el cual hace desplazar a la cremallera hasta su posici車n de gasto nulo. Para la puesta en servicio de la bomba y el arranque del motor, basta pisar el pedal acelerador, con lo cual se anula el bloqueo del dispositivo de parada dejando a la cremallera en posici車n de funcionamiento de ralent赤.
La bomba en linea ademas del "elemento de bombeo" necesita de otros elementos accesorios para su correcto funcionamiento, como son un regulador de velocidad que limite el numero de revoluciones (tanto al ralent赤 como el numero m芍ximo de revoluciones, corte de inyecci車n), y de un variador de avance a la inyecci車n que en funci車n del numero de r.p.m. varia el momento de comienzo de la inyecci車n de combustible en los cilindros del motor.
Lubricaci車n de la bomba
Estas bombas se lubrican por medio del circuito lubricante del motor. Se lubrica tanto la parte de la bomba donde est芍n los elementos de bombeo como el regulador centrifugo de velocidad. Con este tipo de lubricaci車n, la bomba de inyecci車n esta exenta de mantenimiento. El aceite del motor filtrado se hace llegar a la bomba de inyecci車n y al regulador a trav谷s de una tuber赤a, por un orificio de entrada. En caso de fijaci車n de la bomba al motor, en bandeja, el aceite lubricante vuelve al motor a trav谷s de una tuber赤a de retorno, mientras que en caso de fijaci車n mediante brida frontal lo hace a trav谷s del alojamiento del 芍rbol de levas o de orificios especiales.
En el caso de bombas de inyecci車n sin conexi車n al circuito del aceite del motor, el aceite lubricante se llena tras desmontar el capuch車n de purga de aire o el filtro de purga de aire existente en el tap車n. El nivel de aceite se controla al mismo tiempo que se realizan los cambios de aceite del motor previstos por el fabricante de este ultimo, aflojandose para ello el tornillo de control de aceite del regulador. El aceite sobrante (por entrada de combustible de fuga) se evacua, mientras que si falta tendr芍 que rellenarse.
El aceite lubricante se cambia cuando se desmonta la bomba de inyecci車n o cuando el motor se somete a una revisi車n general.
Las bombas y los reguladores con circuito de aceite separado poseen respectivamente una varilla para controlar el nivel del aceite.
Puesta a punto de la bomba en el motor
Para hacer la puesta a punto, se recurre a las marcas del comienzo de la inyecci車n que se encuentran en el motor y en la bomba de inyecci車n. Normalmente se toma como base la carrera de compresi車n del cilindro nº 1 del motor, pero por razones especificas de los motores pueden aplicarse tambi谷n otras posibilidades. Por esta raz車n deben tenerse en cuenta los datos facilitados por el fabricante del motor.
En el motor Diesel, la marca del comienzo de la alimentaci車n se encuentra generalmente en el volante de inercia, en la polea de la correa trapezoidal o en el amortiguador de vibraciones (damper). En la bomba de inyecci車n, el comienzo de la alimentaci車n para el cilindro de bomba nº 1 tiene lugar cuando la marca practicada en la mitad no m車vil del acoplamiento o bien en el variador de avance coincide con la raya marcada en el cuerpo de la bomba. En las bombas abridadas, las marcas est芍n en la rueda dentada del accionamiento y en el piñ車n insertable.
La posici車n, la disposici車n y la designaci車n de los cilindros del motor son indicadas por el fabricante de 谷ste y han de tenerse en cuenta en cualquier caso. El cilindro de bomba nº 1 es el mas pr車ximo al accionamiento (polea) de la bomba de inyecci車n. Antes del montaje ha de hacerse coincidir, en sentido de giro, la marca de comienzo de alimentaci車n de la bomba de inyecci車n con la raya marcada en el cuerpo, o bien se ajustar芍 el comienzo de la alimentaci車n seg迆n el m谷todo de rebose a alta presi車n.
