Common rail

INYECTORES PARA MOTORES COMMON RAIL

Inyectores para motores Common Rail
El inyector utilizado en los sistemas common-rail se activan
de forma eléctrica a diferencia de los utilizados en sistemas
que utilizan bomba rotativa que inyectan de forma
mecánica. Con esto se consigue mas precisión a la hora de
inyectar el combustible y se simplifica el sistema de
inyección.

1.- retorno de combustible a deposito
2.- conexión eléctrica
3.- electroválvula
4.- muelle
5.- bola de válvula
6.- estrangulador de entrada
7.- estrangulador de salida
8.- embolo de control de válvula
9.- canal de afluencia
10 aguja del inyector
11.- entrada de combustible a presión
12.- cámara de control.
Esquema interno de un inyector common rail

Estructura
La estructura del inyector se divide en tres bloques funcionales:
• El inyector de orificios.
• El servosistema hidráulico.
• La electroválvula.
Funcionamiento
La función del inyector puede dividirse en cuatro estados de servicio, con el
motor en marcha y la bomba de alta presión funcionando.
• Inyector cerrado (con alta presión presente).
• El inyector abre (comienzo de inyección)
• Inyector totalmente abierto.
• El inyector cierra (final de inyección).
Si el motor no esta en marcha la presión de un muelle mantiene el inyector
cerrado.

Inyector cerrado (estado de reposo):
La electroválvula no esta activada (estado de reposo) y por lo tanto se
encuentra cerrado el estrangulamiento de salida que hace que la presión del
combustible sea igual en la cámara de control que en el volumen de cámara de
la tobera por lo que la aguja del inyector permanece apretado sobre su asiento
en la tobera empujada (la aguja) por el muelle del inyector, pero sobre todo la
aguja se mantiene cerrada porque la presión en la cámara de control y en el
volumen de cámara de la tobera (que son iguales) actúan sobre áreas
distintas. La primera actúa sobre el émbolo de control y la segunda sobre la
diferencia de diámetros de la aguja, que es un área menor y por tanto la fuerza
que empuja a la aguja contra el asiento es mayor que la fuerza en sentido
contrario, que tendería a abrirla.
El muelle, aunque ayuda, aporta una fuerza muy pequeña.

El inyector abre (comienzo de inyección):
El inyector se encuentra en posición de reposo. La electroválvula es activada
con la llamada corriente de excitación que sirve para la apertura rápida de la
electroválvula. La fuerza del electroimán activado ahora es superior a la fuerza
del muelle de válvula, y el inducido abre el estrangulador de salida. En un
tiempo mínimo se reduce la corriente de excitación aumentada a una corriente
de retención del electroimán mas baja. Con la apertura del estrangulador de
salida puede fluir ahora combustible, saliendo del recinto de control de válvula
hacia el recinto hueco situado por encima, y volver al deposito de combustible a
través de las tuberías de retorno. El estrangulador de entrada impide una
compensación completa de la presión, y disminuye la presión en la cámara de
control de válvula. Esto conduce a que la presión en la cámara de control sea
menor que la presión existente en la cámara de la tobera. La presión disminuida
en la cámara de control de la válvula conduce a una disminución de la fuerza
sobre el émbolo de mando y da lugar a la apertura de la aguja del inyector.
Comienza ahora la inyección.
La velocidad de apertura de la aguja del inyector queda determinada por la
diferencia de flujo entre el estrangulador de entrada y de salida.

Inyector totalmente abierto:
El émbolo de mando alcanza su tope superior y permanece allí sobre un
volumen de combustible de efecto amortiguador. Este volumen se produce
por el flujo de combustible que se establece entre el estrangulador de entrada
y de salida. La tobera del inyector esta ahora totalmente abierta y el
combustible es inyectado en la cámara de combustión con una presión que
corresponde aproximadamente a la presión en el Rail. La distribución de
fuerzas en el inyector es similar a la existente durante la fase de apertura.

El inyector cierra (final de inyección)
Cuando deja de activarse la electroválvula, el inducido es presionado hacia
abajo por la fuerza del muelle de válvula y la bola cierra el estrangulador de
salida. El inducido presenta una ejecución de dos piezas. Aunque el plato del
inducido es conducido hacia abajo por un arrastrador, puede sin embargo
moverse elásticamente hacia abajo con el muelle de reposición, sin ejercer así
fuerza hacia abajo sobre el inducido y la bola.
Al cerrarse el estrangulador de salida se forma de nuevo en el recinto de control
una presión como en el Rail, a través del estrangulador de entrada. Este
aumento de presión supone un incremento de fuerza ejercido sobre el embolo
de mando. Esta fuerza del recinto de control de válvula y la fuerza del muelle,
superan ahora la fuerza del volumen de la cámara de tobera y se cierra sobre
su asiento la aguja del inyector.
La velocidad de cierre de la aguja del inyector queda determinada por el flujo
del estrangulador de entrada.

Las fuerzas se equilibran y
el inyector permanece cerrado

Se eleva el núcleo
Despega la válvula
de su asiento

La presión sobre la cara
del vástago desaparece
La presión ejercida
levanta la aguja

La inyección finaliza
cuando se deja de
energizar la bobina y
el núcleo, baja cerrando
la válvula esférica.

Las fuerzas se equilibran y
La aguja cierra las toberas.
Final de inyección

Inyectores de orificios
Funciones
Las toberas de inyección se montan en los inyectores common rail. De esta forma los
inyectores common rail asumen la función de los portainyectores.
Aplicación
Para motores de inyección directa que utilizan el sistema Common Rail se emplean
inyectores de orificios del tipo P con un diámetro de aguja de 4 mm.

Estructura
Los orificios de inyección se encuentran situados en el inyector de tal forma que al inyectar el
combustible, el chorro forme un cono en la cámara de combustión. El numero y diámetro de
los orificios de inyección dependen de:
• El caudal de inyección
• La forma de la cámara de combustión
• La turbulencia del aire (rotación) aspirado en la cámara de combustión.
Para emisiones reducidas de hidrocarburos es importante mantener lo mas reducido posible
el volumen ocupado por el combustible (volumen residual) por debajo de la arista de asiento
de la aguja del inyector. Esto se consigue de la mejor manera con inyectores de taladro en
asiento.

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