Inyectores

PORTADA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y
MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
TRABAJO DE TITULACIÓN, PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
TEMA: “INVESTIGACIÓN DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO
Y ELECTRÓNICO DE LOS INYECTORES PIEZOELÉCTRICOS
BOSCH DEL SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI (COMMON RAIL
DIESEL INJECTION) DE LOS VEHÍCULOS VOLKSWAGEN
AMAROK 2.0 Y LAND ROVER FREELANDER II 2.2”
AUTORES: HJALMAR FABRICIO BUSTILLOS CHICAIZA
FABIÁN DAVID SIMBAÑA QUINSASAMÍN
DIRECTOR: ING. GERMÁN ERAZO
LATACUNGA
2018

ii
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA
CERTIFICACIÓN
Certifico que el trabajo de titulación, “INVESTIGACIÓN DEL
COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y ELECTRÓNICO DE LOS INYECTORES
PIEZOELÉCTRICOS BOSCH DEL SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI
(COMMON RAIL DIESEL INJECTION) DE LOS VEHÍCULOS VOLKSWAGEN
AMAROK 2.0 Y LAND ROVER FREELANDER II 2.2” realizado por los
señores HJALMAR FABRICIO BUSTILLOS CHICAIZA y FABIÁN DAVID
SIMBAÑA QUINSASAMÍN, ha sido revisado en su totalidad y analizado por el
software anti-plagio, el mismo cumple con los requisitos teóricos, científicos,
técnicos, metodológicos y legales establecidos por la Universidad de las
Fuerzas Armadas ESPE, por lo tanto me permito acreditado y autorizar a los
señores HJALMAR FABRICIO BUSTILLOS CHICAIZA y FABIÁN DAVID
SIMBAÑA QUINSASAMÍN para que lo sustenten públicamente.
Latacunga, 09 de febrero del 2018
______________________________________
WASHINGTON GERMÁN ERAZO LAVERDE
DIRECTOR

iii
AUTORÍA DE RESPONSABILIDAD
Nosotros, HJALMAR FABRICIO BUSTILLOS CHICAIZA, con cédula de
ciudadanía N° 050345588-3 y FABIÁN DAVID SIMBAÑA QUINSASAMÍN con
cédula de ciudadanía N° 172552162-7, declaramos que este trabajo de
titulación INVESTIGACIÓN DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y
ELECTRÓNICO DE LOS INYECTORES PIEZOELÉCTRICOS BOSCH DEL
SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI (COMMON RAIL DIESEL INJECTION) DE
LOS VEHÍCULOS VOLKSWAGEN AMAROK 2.0 Y LAND ROVER
FREELANDER II 2.2” ha sido desarrollado considerando los métodos de
investigación existentes, así como también se ha respetado los derechos
intelectuales de terceros considerándose en las citas bibliográficas.
Consecuentemente declaramos que este trabajo es de nuestra autoría, en
virtud de ellos nos declaramos responsables del contenido, veracidad y alcance
de la investigación mencionada.
Hjalmar Fabricio Bustillos Chicaiza Fabián David Simbaña Quinsasamín
C.C.: 0503455883 C.C.:1725521627

iv
AUTORIZACIÓN
Nosotros, HJALMAR FABRICIO BUSTILLOS CHICAIZA y FABIÁN DAVID
SIMBAÑA QUINSASAMÍN autorizamos a la Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE publicar en la biblioteca virtual de la institución el presente
trabajo de titulación INVESTIGACIÓN DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO
Y ELECTRÓNICO DE LOS INYECTORES PIEZOELÉCTRICOS BOSCH DEL
FREELANDER II 2.2” cuyo contenido, ideas y criterios son de nuestra autoría
y responsabilidad.
Hjalmar Fabricio Bustillos Chicaiza Fabián David Simbaña Quinsasamín
C.C.: 0503455883 C.C.:1725521627

v
DEDICATORIA
Esta investigación la dedico a toda mi amada familia Bustillos Chicaiza. A mis
padres que son mi vida entera Fernando Bustillos y Susana Chicaiza porque
con su esfuerzo y amor infinito hicieron de mí una persona preparada y con
ganas de día a día luchar por ser mejor humano y un gran profesional.
A mis hermanos Edison, Soledad y Dannes Bustillos Chicaiza por su apoyo
incondicional, compañía, consejos y confianza en mí. Mis cuñados Maribel
Bustillos, Paúl Almachi, mis pequeños sobrinos y tíos que me enseñaron a que
con trabajo y sacrificio todo es posible.
A mis abuelitos paternos Teresa Chancusig (+) y Huberto Bustillos (+) que
desde el cielo me envían sus bendiciones y me protegen siempre de toda
adversidad. A mis abuelitos maternos Rosa Chicaiza y Antonio Chicaiza que
con sus consejos y su humildad me enseñaron a ser una mejor persona.
A mi novia Gabriela Banda por estar junto a mí y ser el apoyo incondicional
durante esta larga y hermosa carrera. Por cada sonrisa por cada momento
compartido juntos.
A mis amigos que estuvieron conmigo en las buenas en las malas y en las
peores, porque los amigos son la familia que uno escoge.
Hjalmar Fabricio Bustillos Chicaiza

vi
DEDICATORIA
La presente investigación está dedicada a mi familia, especialmente a mis
padres Flavio Simbaña y Rosa Quinsasamín que me apoyaron
incondicionalmente a lo largo de mi carrera universitaria y a pesar de la
distancia siempre estuvieron pendientes de mí, motivándome y alentándome
para seguir adelante.
A mis hermanos y hermanas que siempre me desean lo mejor, a mis sobrinos
mi cuñado y a mi novia por ser mi inspiración para cumplir mis metas.
Fabián David Simbaña Quinsasamín

vii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por guiarme por el sendero correcto, por la vida y la de mi
familia que tanto amo.
Un agradecimiento enorme a los docentes: Ing. Germán Erazo e Ing. José
Quiroz por sus conocimientos brindados a lo largo de la carrera universitaria,
la ayuda brindada para lograr desarrollar la presente investigación, el tiempo y
el apoyo y sobretodo su amistad que se fortaleció.
A mis padres Fernando Bustillos y Susana Chicaiza por cada uno de sus
consejos, por enseñarme a aprender de mi errores y no cometerlos
nuevamente a futuro.
A mis hermanos Edison, Soledad y Dannes Bustillos Chicaiza, cuñados Maribel
Bustillos, Paúl Almachi por la convivencia diaria compartiendo momentos
inolvidables y dándome la oportunidad de ser una mejor persona en todo
ámbito.
A mis abuelitos paternos Teresa Chancusig (+) y Huberto Bustillos (+) que
cuando estuvieron junto a mí me brindaron consejos para superarme; mis
abuelitos maternos Rosa Chicaiza y Antonio Chicaiza que siempre creyeron en
su humilde nieto.
A mi novia Gabriela Banda agradecerle por cada momento compartido, por su
apoyo incondicional y por ayudarme a no rendirme en mis momentos más
difíciles y así seguir en constante lucha.
A la familia que uno escoge, mis amigos porque junto a ellos superamos y
dimos lucha a cada paso complicado.
Hjalmar Fabricio Bustillos Chicaiza

viii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme una familia ejemplar, por llenar mi vida de
bendiciones y siempre guiarme por el camino del bien.
A mi padre Flavio Simbaña por enseñarme que con esfuerzo y sacrificio nada
es imposible, a mi madre Rosa Quinsasamín por llenar mi vida de ese amor
que solo una madre puede brindar.
A mis hermanas María Fernanda y Carolina por los consejos impartidos para
ser mejor persona y nunca decaer en los momentos difíciles, a mis hermanos
gemelos Santiago y Carlos que siempre estuvieron en los buenos y malos
momentos, a mi cuñado Javier por los buenos deseos y las enseñanzas, a mis
sobrinos Cristopher y Lenin que con sus sonrisas y ocurrencias alegran
nuestro hogar.
A mi novia Stephanie por estar conmigo en todo momento, apoyándome y
dándome su amor incondicional.
A mi tutor de tesis el ingeniero Germán Erazo por la paciencia y las
enseñanzas impartidas para el desarrollo de la presente investigación.
Gracias a mis amigos y todos quienes fueron parte de ese sueño que con
dedicación, perseverancia y el apoyo de mis padres pude cumplir el objetivo
de ser Ingeniero Automotriz.
Fabián David Simbaña Quinsasamín

ix
ÍNDICE DE CONTENIDO
PORTADA..............................................................................................................1
CERTIFICACIÓN..................................................................................................ii
AUTORÍA DE RESPONSABILIDAD................................................................iii
AUTORIZACIÓN..................................................................................................iv
DEDICATORIA .....................................................................................................v
AGRADECIMIENTO ..........................................................................................vii
ÍNDICE DE CONTENIDO...................................................................................ix
ÍNDICE DE FIGURAS....................................................................................... xiv
ÍNDICE DE TABLAS.......................................................................................... xx
ÍNDICE DE ECUACIONES............................................................................ xxiii
RESUMEN ........................................................................................................ xxiv
ABSTRACT ....................................................................................................... xxv
CAPÍTULOI
1. MARCOMETODOLÓGICODELAINVESTIGACIÓN...............................1
1.1 Antecedentes investigativos ...................................................................... 1
1.1 Planteamiento del problema ..................................................................... 2
1.2 Descripción resumida del proyecto......................................................... 4
1.3 Justificación e importancia ........................................................................ 5
1.4 Objetivos.......................................................................................................... 6
1.4.1 Objetivo general............................................................................................. 6
1.4.2 Objetivos específicos................................................................................... 6
1.5 Metas ................................................................................................................ 6
1.6 Hipótesis........................................................................................................... 7
1.7 Variables de investigación......................................................................... 7
1.7.1 Variable Independiente:............................................................................... 7
1.7.2 Variable Dependiente: ................................................................................. 7
1.8 Operacionalización de variables.............................................................. 7
1.9 Metodología de la investigación. ............................................................. 9
CAPÍTULOII
2. SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI ......................................................14
2.1 Funcionamiento:.......................................................................................... 14

x
2.2 Ventajas del sistema Common Rail ...................................................... 15
2.3 Sistema CRDI Bosch ................................................................................. 16
2.4 Estructura del sistema Bosch .................................................................. 16
2.5 Sistema de baja presión............................................................................ 17
2.5.1 Bomba de combustible del tanque ........................................................ 17
2.5.2 Tanque de combustible............................................................................. 17
2.5.3 Filtro de combustible.................................................................................. 18
2.5.4 Bomba de alimentación............................................................................. 18
2.6 Sistema de alta presión............................................................................. 19
2.6.1 Bomba de alta presión............................................................................... 19
2.6.2 Riel................................................................................................................... 20
2.6.3 Válvula reguladora de presión. ............................................................... 21
2.7 Inyectores...................................................................................................... 22
2.8 Inyectores con tecnología Bosch ........................................................... 22
2.9 Inyectores electromagnéticos.................................................................. 22
2.10 Inyectores piezoeléctricos ........................................................................ 22
2.10.1 Funcionamiento ........................................................................................... 23
2.10.2 Partes del inyector piezoeléctrico .......................................................... 24
2.10.3 Características de los Inyectores piezoeléctricos Bosch................ 24
2.10.4 Ventajas del uso de Inyectores piezoeléctricos Bosch ................... 25
2.10.5 Comparación inyectores (Inductivo - Piezoeléctrico)....................... 25
2.10.6 Principio piezoeléctrico.............................................................................. 26
2.10.7 Principio piezoeléctrico inverso .............................................................. 27
2.11 Parámetros de inyección .......................................................................... 27
2.11.1 Inicio de la inyección.................................................................................. 27
2.11.2 Curva de la inyección................................................................................. 29
2.11.3 Inyector cerrado – inicio de inyección................................................... 29
2.11.4 Inyector abierto – inyección ..................................................................... 30
2.11.5 Inyector cerrado – final de la inyección................................................ 31
2.11.6 Patrones de inyección ............................................................................... 31
2.12 Geometría de los orificios de la tobera................................................. 32
2.12.1 Ángulo de pulverización............................................................................ 33
2.12.2 Condición de pulverización ...................................................................... 34
2.13 Verificaciones del inyector........................................................................ 35

xi
2.13.1 Verificación y control de inyecciones.................................................... 35
2.13.2 Verificación de la pulverización y dirección del chorro.................... 36
2.13.3 Verificación de la estanqueidad.............................................................. 38
2.13.4 Verificación de fuga de retorno............................................................... 38
2.13.5 Verificación de goteo.................................................................................. 39
CAPÍTULOIII
3. PROTOCOLO DE PRUEBAS ............................................................41
3.1 Equipos........................................................................................................... 41
3.1.1 Banco de pruebas tester CRDI V 3500 VNP ...................................... 41
3.1.2 Pinza amperimétrica Brain Bee............................................................... 43
3.1.3 Osciloscopio Hantek 1008c...................................................................... 43
3.1.4 Compresor MZB........................................................................................... 45
3.2 Especificaciones de los inyectores piezoeléctricos Bosch............. 45
3.2.1 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445116034 Volkswagen
Amarok ........................................................................................................... 45
3.2.2 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445115042 Land Rover
Freelander ..................................................................................................... 47
3.3 Revisión y puesta a punto del Banco de pruebas tester CRDI
V 3500VNP.................................................................................................... 48
3.4 Procedimiento de instalación de los inyectores piezoeléctrico ..... 51
3.5 Instalación del osciloscopio Hantek 1008............................................ 55
3.5.1 Instalación del software del osciloscopio Hantek 1008c................. 55
3.5.2 Conexión del osciloscopio a los inyectores piezoeléctricos........... 57
3.6 Instalación de la pinza amperimétrica Brain Bee .............................. 60
3.6.1 Conexión de la pinza amperimétrica a los inyectores...................... 60
3.7 Procedimiento de pruebas del inyector piezoeléctrico .................... 62
3.7.1 Pruebas hidráulicas-mecánicas.............................................................. 62
3.7.2 Grados de pulverización............................................................................ 63
3.7.3 Pruebas eléctricas....................................................................................... 67
3.7.4 Parámetros de los inyectores .................................................................. 70
3.8 Procedimiento de desinstalación de los inyectores.......................... 70

xii
CAPÍTULOIV
4. ANÁLISIS DE DATOS DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO
Y ELECTRÓNICO DE LOS INYECTORES
PIEZOELÉCTRICOS BOSCH DEL SISTEMA DE
INYECCIÓN CRDI (COMMON RAIL DIESEL INJECTION)
DE LOS VEHÍCULOS VOLKSWAGEN AMAROK 2.0 Y
LAND ROVER FREELANDER II 2.2 ................................................76
4.1 Introducción................................................................................................... 76
4.2 Pruebas mecánicas .................................................................................... 76
4.3 Pruebas eléctricas....................................................................................... 76
4.4 Procedimiento para calcular el ángulo de pulverización ................. 77
4.4.1 Ángulos de pulverización Land Rover Freelander 0445115042
.......................................................................................................................... 77
4.4.2 Ángulos de pulverización Volkswagen Amarok 0445116034........ 81
4.4.3 Procedimiento para calcular los grados de activación de los
inyectores piezoeléctricos Volkswagen Amarok y Land Rover
Freelander ..................................................................................................... 83
4.5 Grados de activación.................................................................................. 84
4.5.1 Land Rover Freelander 0445115042 .................................................... 84
4.5.2 Volkswagen Amarok 0445116034 ......................................................... 86
4.6 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445115042......................................... 88
4.6.1 Resultados obtenidos a 200 bar de presión de trabajo................... 89
4.6.4 Tiempo de inyección, tiempo de disparo, tiempo de retención..... 98
4.6.5 Voltaje de activación y descarga............................................................ 99
4.6.6 Análisis global de caudal de inyección ............................................... 100
4.6.7 Análisis global de caudal de retorno.................................................... 102
4.7 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445116034....................................... 103
4.7.1 Resultados obtenidos a 200 bar de presión de trabajo................. 104
4.7.4 Tiempo de inyección, tiempo de disparo, tiempo de retención... 113
4.7.5 Voltaje de activación y descarga.......................................................... 114
4.7.5 Análisis global del caudal de inyección .............................................. 115
4.7.6 Análisis global del caudal de retorno. ................................................. 117

xiii
4.8 Oscilogramas de voltaje y corriente del inyector piezoeléctrico
........................................................................................................................ 118
Land Rover Freelander 0445115042 .................................................. 120
4.9.1 Oscilogramas de voltaje y corriente del inyector Land Rover
Freelander 0445115042 con un tiempo de inyección de 0,5
ms. ................................................................................................................. 120
Freelander 0445115042 con un tiempo de inyección de 1 ms.
........................................................................................................................ 123
........................................................................................................................ 125
Volkswagen Amarok 0445116034 ....................................................... 128
4.10.1 Oscilogramas de voltaje y corriente del inyector Volkswagen
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 0,5 ms...... 128
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 1 ms. ........ 131
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 2 ms. ........ 133
CAPÍTULOV
5. MARCO ADMINISTRATIVO.............................................................136
5.1 Recursos...................................................................................................... 136
5.2 Recursos humanos................................................................................... 136
5.3 Recursos Físicos....................................................................................... 136
5.4 Recursos materiales................................................................................. 137
5.5 Recursos tecnológicos............................................................................. 138
5.6 Recursos financieros................................................................................ 138
5.7 Análisis del costo del proyecto.............................................................. 139
5.8 Análisis costo-beneficio........................................................................... 139
5.9 Cronograma ................................................................................................ 141
CONCLUSIONES .............................................................................................142
RECOMENDACIONES....................................................................................145
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................146

xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Árbol de problemas.................................................................... 4
Figura 2 Esquema básico del sistema de inyección CRDI..................... 15
Figura 3 Tanque de combustible............................................................ 17
Figura 4 Filtro de combustible................................................................ 18
Figura 5 Bomba de alimentación o transferencia................................... 19
Figura 6 Bomba de alimentación o transferencia................................... 19
Figura 7 Funcionamiento de la bomba de alta presión .......................... 20
Figura 8 Riel de inyectores .................................................................... 21
Figura 9 Válvula reguladora de presión ................................................. 21
Figura 10 Partes del inyector piezoeléctrico ............................................ 24
Figura 11 Principio piezoeléctrico ............................................................ 26
Figura 12 Elemento piezoeléctrico........................................................... 26
Figura 13 Elemento piezoeléctrico........................................................... 27
Figura 14 Principio piezoeléctrico inverso................................................ 27
Figura 15 Secuencia de activación de una inyección del ................inyector
piezoeléctrico.......................................................................... 28
Figura 16 Curvas de inyección................................................................. 29
Figura 17 Curvas de voltaje y corriente cuando un inyector
piezoeléctrico inicia la inyección ........................................... 30
piezoeléctrico está abierto ...................................................... 30
piezoeléctrico finaliza la inyección .......................................... 31
Figura 20 Patrón de inyección sistema Common Rail.............................. 32
Figura 21 Caracterización geométrica de los orificios de la tobera.......... 32
Figura 22 Patrón de rociado del inyector common rail............................. 34
Figura 23 Amplitud de pulverización ........................................................ 35
Figura 24 Patrón de pulverización............................................................ 37
Figura 25 Patrones de pulverización........................................................ 37
Figura 26 Tipos de chorro de inyección A. Chorro ideal. B. Chorro
incorrecto................................................................................ 38

xv
Figura 27 Goteo del inyector.................................................................... 40
Figura 28 Banco de pruebas VNP V-3500............................................... 41
Figura 29 Componentes del banco de prueba VNP V-3500 .................... 42
Figura 30 Pinza amperimétrica Brain Bee................................................ 43
Figura 31 Osciloscopio Hantek 1008c...................................................... 44
Figura 32 Compresor MZB....................................................................... 45
Figura 33 Inyector piezoeléctrico 0445116034 ........................................ 45
Figura 34 Volkswagen Amarok 2.0 .......................................................... 46
Figura 35 Inyector piezoeléctrico 0445115042 ........................................ 47
Figura 36 Land Rover Freelander II TD4 2.2 ........................................... 47
Figura 37 Cable de poder ........................................................................ 48
Figura 38 Cable de poder conectado a una fuente de 110v .................... 48
Figura 39 Botón de encendido ................................................................. 48
Figura 40 Indicador de viscor................................................................... 49
Figura 41 Válvula de alivio de presión ..................................................... 49
Figura 42 Depósito de lubricante ............................................................. 49
Figura 43 Trampa de agua....................................................................... 49
Figura 44 Cilindros................................................................................... 50
Figura 45 Cañerías de conexión .............................................................. 50
Figura 46 Mangueras de retorno.............................................................. 50
Figura 47 Sockets de conexión................................................................ 50
Figura 48 Manguera de aire del compresor ............................................. 51
Figura 49 Interruptor de control................................................................ 51
Figura 50 Botón de encendido ................................................................. 51
Figura 51 Inyectores piezoeléctricos........................................................ 52
Figura 52 Cañerías de conexión .............................................................. 52
Figura 53 Enrosque de cañerías a los inyectores .................................... 52
Figura 54 Enrosque y puesta de inyectores en el banco ......................... 53
Figura 55 Conexión de mangueras de retorno......................................... 53
Figura 56 Ajuste del inyector.................................................................... 53
Figura 57 Ajuste de la cañería al banco................................................... 54
Figura 58 Ajuste del inyector.................................................................... 54
Figura 59 Ajuste de las mariposas de sujeción........................................ 54
Figura 60 Sockets de conexión................................................................ 55

xvi
Figura 61 Conexión de los sockets a los inyectores ................................ 55
Figura 62 Inspección general del montaje de inyectores ......................... 55
Figura 63 Instalación Software Hantek .................................................... 56
Figura 64 Instalación software Hantek..................................................... 56
Figura 67 Instalación del software Hantek ............................................... 57
Figura 68 Instalación del software Hantek ............................................... 57
Figura 69 Conexión cable USB de osciloscopio ...................................... 58
Figura 70 Conexión de las puntas de osciloscopio .................................. 58
Figura 71 Cables de conexión ................................................................. 58
Figura 72 Insertar las puntas de los cables en el socket de inyector ....... 59
Figura 73 Conexión de la punta del osciloscopio a los cables. ................ 59
Figura 74 Onda del inyector piezoeléctrico.............................................. 59
Figura 75 Opciones del software del osciloscopio ................................... 60
Figura 76 Batería de 9v............................................................................ 60
Figura 77 Conexión del cable de la pinza amperimétrica......................... 60
Figura 78 Conexión de la pinza amperimétrica........................................ 61
Figura 79 Disposición de la pinza amperimétrica..................................... 61
Figura 80 Seleccionar escala a utilizar..................................................... 61
Figura 81 Curva de corriente del inyector ................................................ 62
Figura 82 Opciones del software Hantek ................................................. 62
Figura 83 Geometría de pulverización ..................................................... 63
Figura 84 Medición de la punta del inyector a los orificios....................... 64
Figura 85 Medida de referencia del inyector............................................ 64
Figura 86 Traslación de la medida referencial al cilindro ......................... 64
Figura 87 Diámetro del chorro de pulverización....................................... 65
Figura 88 Referencia de medidas en el cilindro ....................................... 65
Figura 89 Referencia de medidas en el cilindro ....................................... 65
Figura 90 Geometría de pulverización. .................................................... 66
Figura 91 Finalización de las pruebas...................................................... 71
Figura 92 Succionar los cilindros ............................................................. 71
Figura 93 Drenar las probetas de caudales ............................................. 71
Figura 94 Apagar el banco....................................................................... 72

xvii
Figura 95 Aliviar la presión del banco ...................................................... 72
Figura 96 Retirar la manguera de aire ..................................................... 72
Figura 97 Desconectar sockets................................................................ 73
Figura 98 Retirar mangueras de retorno.................................................. 73
Figura 99 Aflojar inyector piezoeléctrico Land Rover Freelander............. 73
Figura 100 Aflojar inyector piezoeléctrico Volkswagen Amarok................. 74
Figura 101 Aflojar mariposas de sujeción de inyectores............................ 74
Figura 102 Retirar los inyectores del banco de pruebas............................ 74
Figura 103 Desenroscar cañerías de los inyectores .................................. 75
Figura 104 Limpieza de inyectores ............................................................ 75
Figura 105 Sellar los inyectores................................................................. 75
Figura 108 Curva del inyector piezoeléctrico Land Rover Freelander ....... 84
Figura 109 Curva de un inyector piezoeléctrico Volkswagen Amarok ....... 86
Figura 110 Grados de activación en función del tiempo de inyección........ 88
Figura 111 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 200 bar. ................ 91
Figura 112 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 400 bar ................. 94
Figura 113 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 550 bar ................. 97
Figura 114 Tiempo de inyección disparo y retención a 200,400 y
550 bar.................................................................................... 98
Figura 115 Voltaje de activación y descarga a 200,400 y550 bar.............. 99
Figura 116 Caudal de inyección obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar
variando el número de strk y tiempo de activación. ............. 101
Figura 117 Caudal de retorno obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el
número de strk y tiempo de activación.................................. 103
Figura 118 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 200 bar............... 106
Figura 119 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 400 bar. .............. 109
Figura 120 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 550 bar. .............. 112
Figura 121 Tiempo de inyección disparo y retención a 200,400 y
550 bar.................................................................................. 113
Figura 122 Voltaje de activación y descarga a 200,400 y550 bar............ 114

xviii
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el
Figura 125 Oscilograma de voltaje del inyector piezoeléctrico ................ 118
Figura 126 Oscilograma de corriente del inyector piezoeléctrico............. 119
Figura 127 Oscilograma de voltaje para un tiempo de inyección de
0,5 ms................................................................................... 120
0,5 ms................................................................................... 121
0,5 ms................................................................................... 121
Figura 130 Oscilograma de corriente para un tiempo de inyección de
0,5 ms................................................................................... 122
Figura 131 Oscilograma de voltaje y corriente para un tiempo de
inyección de 0,5 ms .............................................................. 122
1 ms...................................................................................... 123
1 ms...................................................................................... 123
1 ms...................................................................................... 124
1 ms ..................................................................................... 124
inyección de 1 ms ................................................................. 125
2 ms...................................................................................... 125
2 ms...................................................................................... 126
2 ms...................................................................................... 126

xix
2 ms...................................................................................... 127
inyección de 2 ms ................................................................. 127
0,5 ms................................................................................... 128
0,5 ms................................................................................... 129
0,5 ms................................................................................... 129
0,5 ms................................................................................... 130
inyección de 0,5 ms .............................................................. 130
1 ms...................................................................................... 131
1 ms...................................................................................... 131
1 ms...................................................................................... 132
1 ms...................................................................................... 132
inyección de 1 ms ................................................................. 133
2 ms...................................................................................... 133
2 ms...................................................................................... 134
2 ms...................................................................................... 134
2 ms...................................................................................... 135
inyección de 2 ms ................................................................. 135

xx
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Variable Independiente: inyectores piezoeléctrico Bosch .............. 8
Tabla 2 Variable dependiente: Parámetros mecánicos y eléctricos............ 9
Tabla 3 Metodología de desarrollo del proyecto ....................................... 11
Tabla 4 Especificaciones técnicas del banco VNP V3500 ........................ 42
Tabla 5 Características de la pinza amperimétrica ................................... 43
Tabla 6 Características del osciloscopio Hantek 1008c............................ 44
Tabla 7 Ficha técnica del compresor MZB................................................ 45
Tabla 8 Especificaciones del inyector 0445116034 .................................. 46
Tabla 9 Características del vehículo ......................................................... 46
Tabla 10 Características del vehículo ......................................................... 47
Tabla 11 Revisión y puesta a punto del banco tester CRDI V
3500 VNP.................................................................................... 48
Tabla 12 Instalación de los inyectores piezoeléctricos................................ 52
Tabla 13 Instalación del software del osciloscopio Hantek 1008 ................ 56
Tabla 14 Conexión del osciloscopio a los inyectores piezoeléctricos ......... 57
Tabla 15 Conexión de la pinza amperimétrica a los inyectores .................. 60
Tabla 16 Parámetros de las pruebas .......................................................... 63
Tabla 17 Procedimiento para calcular los grados de pulverización ............ 63
Tabla 18 Ángulos de pulverización ............................................................. 67
Tabla 19 Parámetros de las pruebas .......................................................... 67
Tabla 20 Parámetros para las pruebas de los inyectores
piezoeléctricos ............................................................................ 68
Tabla 21 Parámetros de los inyectores piezoeléctricos .............................. 70
Tabla 22 Desinstalación de los inyectores.................................................. 71
Tabla 25 Grados de activación en función de la variación del tiempo
de inyección................................................................................ 88
Tabla 26 Resultados obtenidos del inyector piezoeléctrico (Land
Rover Freelander) a 200 bar...................................................... 89
Rover Freelander) a 200 bar....................................................... 90

xxi
Tabla 32 Caudal de inyección obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el
número de strk y tiempo de activación...................................... 100
Tabla 33 Caudal de retorno obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando
el número de strk y tiempo de activación.................................. 102
Tabla 34 Resultados obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Volkswagen Amarok) a 200 bar............................................... 104
Tabla 40 Caudal de inyección obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando
Tabla 41 Caudal de retorno obtenidos del inyector piezoeléctrico
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando
Tabla 42 Recursos humanos .................................................................... 136
Tabla 43 Recursos físicos......................................................................... 137

xxii
Tabla 44 Recursos materiales .................................................................. 137
Tabla 45 Recursos tecnológicos ............................................................... 138
Tabla 46 Recursos financieros.................................................................. 139

xxiii
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1 Ángulo de dispersión.............................................................. 78
Ecuación 2 Ángulo de disparo .................................................................. 78
Ecuación 3 Ángulo de cono ...................................................................... 79
Ecuación 4 Periodo individual ................................................................... 84
Ecuación 5 Ángulo individual .................................................................... 85
Ecuación 6 Grados de activación.............................................................. 85

xxiv
RESUMEN
La mayoría de los sistemas de combustible de motores diésel modernos utilizan
una tecnología avanzada conocida como CRDI o Common Rail Diesel Injection,
este sistema de inyección directa supera algunas de las deficiencias de los
motores diésel convencionales, haciendo de estos motores más eficientes, más
potentes y a la vez menos contaminantes. De la misma manera, el uso de
inyectores piezoeléctricos en este sistema da como resultado un control exacto
de la cantidad de combustible de hasta diez inyecciones controladas por un
moderno sistema electrónico, logrando así una preinyección más silenciosa,
una inyección principal capaz de asegurar un par estable y una post inyección
con bajo porcentaje de nitrógeno. Es por esta razón que la investigación está
enfocada al análisis de los inyectores piezoeléctricos Bosch, con la finalidad de
generar un registro confiable del comportamiento electrónico y mecánico de
dichos inyectores, características y valores ideales de funcionamiento, para lo
cual se establece un protocolo de pruebas en donde se modifica la presión y el
tiempo de inyección, el número de embolada o pulsaciones y mediante equipos
especiales como: banco de pruebas, osciloscopio, pinza amperimétrica , LCR
multímetro se logra obtener resultados de voltaje, corriente, caudales y tiempos
de inyección que permiten establecer el correcto funcionamiento de los
inyectores CRDI del sistema Bosch.
PALABRAS CLAVE:
• INYECTORES PIEZOELÉCTRICOS
• SISTEMA DE INYECCIÓN DIÉSEL RIEL COMÚN
• AUTOMÓVILES - SISTEMA DE INYECCIÓN
• MOTORES DIÉSEL

xxv
ABSTRACT
Most modern diesel engine fuel systems use advanced technology known as
CRDi or Common Rail Diesel Injection, this direct injection system overcomes
some of the shortcomings of conventional diesel engines, making these engines
more efficient, more powerful and at the same time less polluting. In the same
way, the use of piezo injectors in this system results in an exact control of the
fuel quantity of up to ten injections controlled by a modern electronic system,
thus achieving a quieter pre-injection, a main injection capable of ensuring a
torque stable and a post injection with low nitrogen percentage. It is for this
reason that the research is focused on the analysis of Bosch piezo injectors, in
order to generate a reliable record of the electronic and mechanical behavior of
these injectors, characteristics and ideal values of operation, for which a test
protocol is established where the pressure and time of injection, the number of
strokes or pulsations are modified and by means of special equipment such as:
test bench, oscilloscope, clamp meter, LCR multimeter it is possible to obtain
results of voltage, current, flow rates and injection times, they allow to establish
the correct functioning of the CRDI injectors of the Bosch system.
KEYWORD:
• PIEZOELECTRIC INJECTORS
• COMMON RAIL DIESEL INJECTION SYSTEM
• AUTOMOBILES - INJECTION SYSTEM
• DIESEL ENGINES

1
CAPÍTULO I
1. MARCOMETODOLÓGICODELAINVESTIGACIÓN
1.1 Antecedentes investigativos
La industria automotriz ha buscado un mejoramiento óptimo sobre la
eficiencia de los sistemas automotrices que permita un rendimiento y manejo
adecuado de la variedad de sistemas de inyección, destacando así al sistema
de alimentación de combustible, el cual tiene como objetivo reducir emisiones
contaminantes y consumo de combustible sin afectar a la potencia de los
motores diésel. Estas exigencias se ven reflejadas en el desarrollo de un
sistema eficiente y eficaz para controlar presiones elevadas dentro de un
mismo riel, denominado CRDI (Common Rail Diésel Injection) mismo que es
suficiente para conseguir una pulverización mucho mayor que la obtenida en
los sistemas de bomba inyectora.
Es así, que desde principios de los años 90 se trabajó en una nueva técnica
que permita aportar mayor presión de inyección en los motores de turismo de
inyección directa. “Common-Rail” (conducto común) se convirtió en una de las
soluciones buscadas para obtener esta mayor presión. La técnica se basa en
la acumulación del Combustible a una presión determinada en un único
conducto, distribuyéndose posteriormente a los inyectores mediante la
utilización de la gestión electrónica del motor. (Coral, 2013 , pág. 45)
Los motores de gasóleo presentaron como una eterna alternativa; inyección
directa o indirecta, motores turbo o atmosféricos, control electrónico o
mecánico que, con el tiempo, las mecánicas modernas han terminado
adoptando en la mayoría de los casos las mismas soluciones: inyección directa,
incorporación del turbo, control electrónico, pero todavía existen dos grandes
bloques: conducto común o inyector-bomba. Esta disyuntiva quizás quede
también resuelta en poco tiempo, como el “Common-Rail”; presión constante.
(Coral, 2013 , pág. 49)
(Granda & Estevez, 2014) mencionan que: “El Inyector piezoeléctrico
cumple con las altas prestaciones que exige el sistema CRDI, y permite una

2
mejor entrega de combustible con la cantidad y presión exacta en el momento
adecuado, realizando hasta cinco preinyecciones antes de su inyección
principal ya qué su eficiencia es la preinyección, la inyección y la post-inyección
lo que permite una combustión mucho más eficiente y garantiza al motor una
mayor durabilidad y potencia.” (pág. 89)
De esta manera los inyectores piezoeléctricos Bosch CRDI y su tecnología
se los puede encontrar en diferentes marcas de vehículos, entre los cuales se
destacan Volkswagen y Land Rover, con sus modelos Amarok y Freelander
respectivamente, pero la información relacionada a sistemas CRDI, a
mantenimientos, protocolos de pruebas y calibración de inyectores
piezoeléctricos Bosch es limitada, para quienes pretenden estudiar este
sistema de alimentación.
En relación a estos sistemas se toma en cuenta el crecimiento del parque
automotor en el Ecuador, la demanda por parte de los consumidores y las
ventajas que ofrece el sistema de inyección CRDI, puesto que es importante
contar con una información técnica, veraz y confiable que permita realizar un
correcto diagnóstico, calibración y mantenimiento de los inyectores
piezoeléctricos Bosch CRDI bajo protocolos de pruebas que garanticen su
correcto y óptimo funcionamiento para el beneficio de sus usuarios en la
actualidad.
1.1 Planteamiento del problema
Los motores diésel a nivel mundial fueron sometidos a constantes y estrictas
regulaciones debido al porcentaje de emisiones contaminantes que afectaban
de manera directa el medio ambiente, es por tal razón que el sistema CRDI
actualmente ha ido disminuyendo el impacto ambiental que ocasionaban los
motores diésel, logrando también una mejora notoria en el rendimiento
mecánico, esto generó que algunos automotores establezcan este sistema
amigable con el ambiente y el cuidado de sus motores en Jeeps y camionetas,
pero con el transcurso del tiempo se denota una limitada información sobre
valores de operación que garanticen un correcto mantenimiento y diagnóstico

3
de los inyectores piezoeléctricos de riel común ya que son componentes con
alta complejidad electrónica en los sistemas de inyección.
La falta de información sobre las pruebas, mediciones, comportamiento
mecánico y eléctrico de los inyectores piezoeléctricos Bosch, producen datos
limitados acerca de protocolos para el desarrollo de pruebas, además de
reducida información técnica y profesional calificado para la realización de
calibraciones de inyectores piezoeléctricos Bosch. Es por tal razón que se debe
tener en cuenta que el sistema CRDI mejora el desempeño de los motores
diésel y reduce las emisiones contaminantes, los resultados de esta
investigación permitieron generar información específica y confiable con
respecto al rendimiento y mejoras en los inyectores piezoeléctricos Bosch
además de un protocolo de pruebas a seguir para la comprobación del estado
de los inyectores piezoeléctricos Bosch.
En Ecuador, la afectación ambiental provocada por motores de combustión
es de gran impacto, la investigación se desarrolló debido a la reducida
información, protocolos de pruebas y falta de estudios realizados acerca del
comportamiento de los inyectores piezoeléctricos Bosch del sistema de
alimentación CRDI que limitan su trato adecuado ocasionando problemas de
contaminación e influencia de las propiedades mecánicas y eléctricas de los
mismo.
Es menester que se enfoque en los automotores de la provincia de Cotopaxi
para en un futuro expandir la información de la investigación de inyectores
Bosch y su beneficio para el medioambiente, creando conciencia en los
propietarios de los vehículos., ya que el incremento de vehículos en la provincia
está en ascenso sin tener conciencia de los riesgos que un inadecuado uso,
diagnóstico o tratamiento puede ocasionar en los transportista.

4
1.2 Descripción resumida del proyecto
La investigación sobre la influencia de las propiedades mecánicas y electrónicas
de los inyectores piezoeléctricos Bosch CRDI de los vehículos Land Rover y
Volkswagen, con sus modelos Freelander y Amarok respectivamente se realizó
así:
Se recopiló información confiable tomando en cuenta su procedencia y fuentes
como libros, tesis, manuales, fichas técnicas, normas y artículos científicos.
Se trabajó con dos inyectores piezoeléctricos Bosch CRDI con serie
0445115042 y 0445116034 nuevos de los vehículos antes mencionados; se
realizó las pruebas de funcionamiento para la obtención de valores normales
INFLUENCIA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS DE LOS
INYECTORES PIEZOELÉCTRICOS BOSCH CRDI EN EL DESEMPEÑO DEL MOTOR DE
COMBUSTIÓN INTERNA
Uso de
tecnologías
para la
realización de
pruebas de los
inyectores y la
relación con
su desempeño
en el motor
Investigación
con valores
operacionales
con respecto
al rendimiento
y mejoras en
inyectores
diésel
Protocolo de
desarrollo de
pruebas para
inyectores
piezoeléctricos
Bosch
Causas que
generan el fallo
en el
comportamiento
mecánico y
electrónico de
inyectores
piezoeléctricos
Bosch
Desarrollo de
tecnologías
de los
Sistemas de
alimentación
CRDI
Escasa
información
de pruebas,
mediciones y
calibraciones
de inyectores
piezoeléctrico
s Bosch
Comportamiento
de los inyectores
mecánica y
eléctricamente
después de
cumplir un tiempo
o kilometraje
determinado de
uso
Emisiones
contaminantes e
impacto
ambiental
negativo
producido por las
fallas mecánicas
y eléctricas de
los inyectores
Adecuado
proceso de
diagnóstico
para las
calibraciones
de inyectores
piezoeléctric
os Bosch
Figura 1 Árbol de problemas

5
de operación.
Se propuso el protocolo de pruebas y se analizó: pruebas de caudal de inyección
y retorno, pruebas de ángulo de pulverización y pruebas de estanqueidad, además
pruebas eléctricas de corriente de activación, voltaje de activación de los inyectores
Bosch CRDI 0445115042 y 0445116034 en un banco de pruebas Marca VNP V-
3500.
Mediante los resultados obtenidos se generó un registro que permite observar el
comportamiento de los inyectores piezoeléctricos Bosch CRDI 0445115042 y
0445116034; posteriormente se elaboró un análisis de los resultados obtenidos en
el protocolo de pruebas y se emitió conclusiones del comportamiento mecánico y
electrónico de los inyectores.
1.3 Justificación e importancia
El constante crecimiento automotor en nuestro país se ha generado por la
innovación de avances tecnológicos que se presenta continuamente, en la
que se incluye el sistema de inyección CRDI, ya que la misma ofrece ventajas
en las cuales abarca minuciosamente un espacio más amplio en el mercado,
es indispensable estar a la vanguardia de la información técnica especializada
que nos permite brindar mantenimiento y uso adecuado al sistema.
La generación de información nueva, eficiente, confiable y tecnológica, nos
permitió que el limitado material personal y tecnológico actual acerca del
protocolo de pruebas para inyectores Bosch piezoeléctricos aumente, ya que
la escasa, limitada e insuficiente información, para quienes pretenden
estudiar estos sistemas de alimentación automotriz en nuestro país es
decadente y preocupante.
Al finalizar la investigación se logró generar nueva información acerca del
comportamiento de los inyectores y los valores óptimos de funcionamiento
para el uso y disposición de personas afines al ámbito de la mecánica
automotriz, misma que permitirá un preciso diagnóstico del sistema de
inyección CRDI Bosch específicamente con inyectores piezoeléctricos, este

6
aporte permitió obtener información veraz con la cual se desarrolló el
protocolo de pruebas y metodologías obteniendo así el desempeño mecánico
y eléctrico de los inyectores piezoeléctricos Bosch, además que la información
sirva como fuente de consulta para posteriores investigaciones.
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo general
Investigar el comportamiento mecánico y electrónico de los inyectores
piezoeléctricos Bosch del sistema de inyección CRDI (Common rail diesel
injection) de los vehículos Volkswagen Amarok 2.0 y Land Rover Freelander II
2.2.
1.4.2 Objetivos específicos
 Recopilar información confiable en bases digitales, artículos científicos y
fuentes que respalden el contenido del proyecto.
 Realizar las pruebas mecánicas tales como pruebas de caudal, de
pulverización y de estanqueidad, a los inyectores piezoeléctricos Bosch
 Realizar las pruebas eléctricas, de corriente de activación, voltaje de activación
de los inyectores piezoeléctricos Bosch.
 Determinar los parámetros de operación ideal de los inyectores piezoeléctricos
Bosch.
 Analizar los datos generados en el protocolo de pruebas para la elaboración
de un análisis acerca del comportamiento de los inyectores piezoeléctricos.
 Establecer conclusiones y recomendaciones con referencia al desempeño de
inyectores Bosch en el sistema CRDI.
1.5 Metas
Desarrollar una investigación enfocada a determinar valores de operación
óptimos de funcionamiento de inyectores piezoeléctricos Bosch del sistema CRDI,
con la finalidad que esta información sea utilizada para un correcto diagnóstico y
mantenimiento de este tipo de inyectores al trabajar en el sistema de riel común.

7
1.6 Hipótesis
La investigación del desempeño mecánico y electrónico de los inyectores
piezoeléctrico Bosch de los vehículos Volkswagen Amarok 2.0 y Land Rover
Freelander II 2.2 permite establecer el comportamiento de los parámetros de
operación de inyectores CRDI.
1.7 Variables de investigación
1.7.1 Variable Independiente:
Inyectores piezoeléctricos Bosch
1.7.2 Variable Dependiente:
Parámetros mecánicos y eléctricos.
1.8 Operacionalización de variables
Variable Independiente:
Inyectores piezoeléctricos Bosch CRDI.

8
Tabla 1
Variable Independiente: inyectores piezoeléctrico Bosch
Concepto Categoría Indicador Ítem Técnicas Instrumentos
El inyector dispone en
su interior de un
dispositivo
piezoeléctrico, que es
el encargado de
producir el movimiento
mecánico necesario
para posibilitar la
inyección de
combustible. Este
mecanismo
electromecánico
trabaja en forma muy
rápida, y al aplicarle
corriente al mismo se
deforma,
contrayéndose primero
y luego expandiéndose
nuevamente para
cerrar el paso de
combustible. (Augeri,
2010)
Tecnológica Presión de
operación
𝑏𝑎𝑟 Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Número de
orificios del
inyector
# Observació
n
Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Tipo de
tobera
𝐶𝑜𝑟𝑡𝑎
/ 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎
Observació
n
Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Largo del
Tallo
𝑚𝑚 Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Presión de
retorno
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Tipo de
boquilla
𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 Observación Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Ángulos del
cono de
pulverizació
n
° Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio

9
Variable dependiente:
Parámetros mecánicos y eléctricos.
Tabla 2
Variable dependiente: Parámetros mecánicos y eléctricos
Concepto Categoría Indicador Ítem Técnicas Instrumentos
Los parámetros
mecánicos y
electrónicos de los
inyectores CRDI son
datos que nos
especifican las
condiciones en las
cuales trabaja, estos
comportamientos están
gobernados por factores
mecánicos y
electrónicos, los cuales
influyen en el
desempeño del sistema
CRDI y en consecuencia
con el motor de
combustión interna.
Tecnológica Caudal 𝑐𝑚3
𝑚𝑖𝑛⁄ Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Ángulo de
Pulverizac
ión
° Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Estanquei
dad
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Corriente
de
Activación
𝐴 Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
Tecnológica Voltaje de
Activación
𝑉 Medición Protocolo de
pruebas de
laboratorio
1.9 Metodología de la investigación.
 Método de análisis bibliográfico documental
Se obtuvo información orientada a la investigación en fuentes primarias y
secundarias como: libros, páginas web, artículos científicos repositorios
digitales tales como: SpringerLink, ebrary, bibliotechnia, e-libro, scopus, ebrary,
etc.

10
 Método deductivo
Debido a que la investigación está orientada en el comportamiento mecánico
y electrónico de los inyectores piezoeléctrico Bosch, se analizó las
características, parámetros de funcionamiento y pruebas a realizarse, para
determinar el protocolo de pruebas y se estableció información confiable acerca
del desempeño de los inyectores piezoeléctrico Bosch en el sistema de
alimentación CRDI
 Método inductivo
Con el método inductivo se promovió una condición específica con cada uno
de los resultados obtenidos de manera individual después de realizarse las
pruebas en los inyectores piezoeléctricos Bosch, de manera que se estableció
un protocolo de pruebas e información confiable de los inyectores.
 Método analítico
En la investigación se aplicó este método debido a que se tomó valores
obtenidos mediante las pruebas realizadas con la ayuda del Tester a los
inyectores piezoeléctrico Bosch, antes y después del tiempo establecido de
utilización de los mismos, los cuales se analizaron para establecer el
comportamiento mecánico y electrónico de los inyectores.
 Método de síntesis
Se aplicó en el desarrollo del documento técnico especializado donde
convergen los resultados de las pruebas realizadas por el método experimental
bajo condiciones específicas de funcionamiento. El documento resultante, se
obtuvo de las pruebas y mediciones realizadas, presentando la información de
manera ordenada y sintetizada, de fácil comprensión.
 Método experimental
La metodología que se utilizó es la experimental ya que se trabajó mediante
mediciones y pruebas en el banco de inyectores CRDI, pruebas que se
estandarizaron para poder trabajar con inyectores piezoeléctricos Bosch, lo
cual permitió obtener resultados fiables de cada uno de los inyectores y se

11
estableció una comparación técnica entre los mismos.
 Método comparativo
El método comparativo permitió determinar resultados obtenidos mediante la
tabulación de datos, la variación que presentan los inyectores en función de las
pruebas y el protocolo realizado.
 Método matemático
El método se empleó con fórmulas matemáticas para expresar relaciones,
variables, parámetros, entidades y relaciones entre variables de las
operaciones, de esta manera se estudió el comportamiento de los inyectores.
Tabla 3
Metodología de desarrollo del proyecto
Metodología Descripción Equipo Laboratorio
Método
deductivo
Debido a que la investigación
está orientada en el
comportamiento mecánico y
electrónico de los inyectores
piezoeléctrico Bosch, se analizó
las características, parámetros
de funcionamiento y pruebas a
realizarse, para determinar el
protocolo de pruebas y se
estableció información confiable
acerca del desempeño de los
inyectores piezoeléctrico Bosch
en el sistema de alimentación
CRDI.
Inyectores
piezoeléctrico
Bosch
Autotrónica
Método
inductivo
Con el método inductivo se
promovió una condición
específica con cada uno de los
resultados obtenidos de manera
individual después de realizarse
las pruebas en los inyectores
piezoeléctricos Bosch, de
manera que se estableció un
Osciloscopio
Hantek 1008c
Banco de
pruebas Tester
CRDI V – 3500
ESPE
Autotrónica

12
protocolo de pruebas e
información confiable de los
inyectores.
Método
analítico
En la investigación se aplicó este
método debido a que se tomó
valores obtenidos mediante las
pruebas realizadas con la ayuda
del Tester a los inyectores
piezoeléctrico Bosch, antes y
después del tiempo establecido
de utilización de los mismos, los
cuales se analizaron para
establecer el comportamiento
mecánico y electrónico de los
inyectores.
Computador
Personal
Osciloscopio
Hantek 1008c
Banco de
pruebas Tester
CRDI V - 3500
Interface Hantek
1008
ESPE
Autotrónica
Método
matemático
El método se empleó con
fórmulas matemáticas para
expresar relaciones, variables,
parámetros, entidades y
relaciones entre variables de las
operaciones, de esta manera se
estudió el comportamiento de los
inyectores.
Computador
Personal
Autotrónica
Método de
síntesis
Se aplicó en el desarrollo del
documento técnico
especializado donde convergen
los resultados de las pruebas
realizadas por el método
experimental bajo condiciones
específicas de funcionamiento.
El documento resultante, se
obtuvo de las pruebas y
mediciones realizadas,
presentando la información de
manera ordenada y sintetizada,
de fácil comprensión.
Computador
Personal
Biblioteca
Método
experimental
La metodología que se utilizó es
la experimental ya que se trabajó
Osciloscopio
Hantek 1008c
Autotrónica

13
mediante mediciones y pruebas
en el banco de inyectores CRDI,
pruebas que se estandarizaron
para trabajar con inyectores
piezoeléctricos Bosch, lo cual
permitió obtener resultados
fiables de cada uno de los
inyectores y se estableció una
comparación técnica entre los
mismos.
Interface Hantek
1008
Banco de
pruebas Tester
CRDI V – 3500
ESPE
Método
comparativo
El método comparativo permitió
determinar resultados obtenidos
mediante la tabulación de datos,
la variación que presentan los
inyectores en función de las
pruebas y el protocolo realizado.
Computador
Personal
Biblioteca
Método de
análisis de
contenido
Se obtuvo información orientada
a la investigación en fuentes
primarias y secundarias como:
libros, páginas web, artículos
científicos repositorios digitales
tales como: SpringerLink, ebrary,
bibliotechnia, e-libro, scopus,
ebrary, etc.
Computador
personal
Biblioteca

14
CAPÍTULO II
2. SISTEMA DE INYECCIÓN CRDI
2.1 Funcionamiento:
Según lo mencionado por [Kía Motors, 2015]: “El sistema de inyección de
'Common rail' permite el control individual del avance de la distribución y del
flujo, permitiendo el control perfecto de la combustión cilindro por cilindro.
Además, la presión de inyección se puede ajustar en un amplio rango de
valores de acuerdo a las condiciones de funcionamiento del motor:
 Cuando está en ralentí y en carga baja, una presión baja de inyección
(aproximadamente 200 bar) hace posible que se obtenga una menor tasa
de inyección y un ajuste muy preciso de la cantidad de combustible
inyectado.
 A plena carga, las presiones altas de inyección (de aproximadamente
1400 bar) aseguran atomización muy fina del combustible.” (p.3)
[Bosch, s.f] menciona que: “En los sistemas de inyección diésel
convencionales, es necesario que la presión del combustible se genere de
forma individual en cada inyección. Sin embargo, en el sistema Common Rail,
la generación y la inyección de presión se realizan por separado, lo que
significa que el combustible está siempre disponible y en la presión necesaria
para su inyección. La generación de presión se lleva a cabo en la bomba de
alta presión. La bomba comprime el combustible y lo envía hasta el orificio del
raíl mediante un conducto de alta presión, que actúa como acumulador de alta
presión común para todos los inyectores (a él se debe el nombre de "Common
rail", raíl común). Desde ahí, el combustible se distribuye en cada inyector que,
a su vez, lo inyecta en la cámara de combustión del cilindro.”
[Bosch, 2005] especifica que: El sistema Common Rail ofrece una elevada
flexibilidad en lo relativo a la adaptación de la inyección al motor. Esto se
consigue mediante:
 Elevada presión de inyección de hasta aproximadamente 1600 bar, en el
futuro de hasta 1800 bar.

15
 Presión de inyección adaptada al estado de servicio (200…1800 bares).
 Posibilidad de efectuar varias inyecciones previas y posteriores (pueden
efectuarse incluso post inyecciones muy retardadas). (p.5)
2.2Ventajas del sistema Common Rail
(Barros & Pulla, 2016) Cita que: “Entre las ventajas del sistema se tiene:
 La elevada presión de inyección, tiene una mejor atomización del
combustible.
 La presión de inyección puede variarse dentro de un rango muy amplio.
 El momento de inyección y la cantidad de combustible inyectado, puede
variarse libremente.
 Posibilidad de producir múltiples inyecciones dentro del cilindro para
mejorar la combustión.
 Precisión en el avance y duración de la inyección.
 Mayor rendimiento del motor
 Menor contaminación ambiental.” (p.3)
Figura 2 Esquema básico del sistema de inyección CRDI
Fuente: (Bosch, 2015)

16
(Castro, 2002) afirma que: “En el riel se acumula la presión controlada por un
regulador de presión, y cuando la ECU manda una orden eléctrica a la electro
válvula del inyector, este se abre el tiempo en milisegundos que la ECU procesa
y elabora, salta el chorro de combustible hacia la cámara de combustión del
motor.
Cuando se cierra el inyector, la cantidad de combustible inyectado cesa, pero
en el riel se mantiene siempre la misma presión, con mínimas oscilaciones que
no es preciso tener en cuenta porque se hallan controladas siempre por el
regulador de presión que forma parte del riel.”(p.77)
2.3 Sistema CRDI Bosch
[BOSCH, 2015] menciona que: “El moderno sistema Common Rail Bosch
presenta la más nueva tecnología empleada en sistemas de inyección
electrónica.
En este sistema, la generación de presión y la inyección de combustible están
separadas, lo que significa que la bomba genera la alta presión que está
disponible para todos los inyectores a través de una galería común, que puede
ser controlada independiente de la revolución del motor. La presión del
combustible, el inicio y fin de inyección son precisamente calculados por la
unidad de comando a partir de informaciones obtenidas de los diversos
sensores instalados en el motor, lo que proporciona excelente desempeño,
bajo ruido y la mínima emisión de gases contaminantes.
Este sistema totalmente flexible puede ser instalado en vehículos livianos,
camiones y autobuses.
Representa un enorme potencial para las futuras aplicaciones en motores
diésel.” (p.19)
2.4 Estructura del sistema Bosch
El sistema Bosch está estructurado por:
 Sistema de baja presión que contempla los componentes de alimentación
de combustible.
 Sistema de alta presión que está conformado por la bomba de alta
presión, riel común, inyectores y las tuberías de combustible a alta
presión.

17
 Sistema de Regulación Electrónica diésel (EDC), con los sensores,
unidad de control y elementos de regulación del sistema.
2.5 Sistema de baja presión
2.5.1 Bomba de combustible del tanque
[Bosch, 2011] cita que: “La bomba eléctrica de combustible puede estar
adentro del tanque de combustible. Trabaja como una bomba de succión y
alimenta la bomba de engranaje integrada a la bomba de alta presión.”(p.4)
2.5.2 Tanque de combustible
[Bosch, 2011] cita que: “Con el accionamiento de la ignición, la bomba de
combustible del tanque es accionada. La bomba funciona durante
aproximadamente 3 segundos.
Después que el motor empieza a funcionar, la bomba de combustible
empieza a fornecer combustible para el circuito de baja-presión continuamente.
La bomba de combustible succiona combustible del tanque para el filtro.
En la tapa de la bomba el combustible es dividido. Una parte del combustible
es enviado a la bomba de engranaje y la otra parte sirve para dar movimiento
el combustible hacia la bomba. Con este movimiento, el combustible es
succionado del tanque de combustible y es enviado para el interior de la
bomba.” (p.4)
Figura 3 Tanque de combustible

18
2.5.3 Filtro de combustible
[FRAM, 2016] menciona que: “La función del filtro de combustible diésel es
la de proteger el sistema de inyección en los vehículos diésel. Los filtros diésel
eliminan las impurezas presentes en el combustible que pueden proceder de
diferentes fuentes.
El manual [Bosch, 2011] cita que: El cabezal del filtro de combustible es
equipado con un calentador eléctrico o mecánico. Dicho calentador es
accionado a través de un relé localizado arriba del filtro y se encarga de calentar
el combustible a través del control del módulo electrónico con eso se evita la
formación de cristales parafínicos en bajas temperaturas ambientes.” (p.6)
Figura 4 Filtro de combustible
2.5.4 Bomba de alimentación
[Bosch, 2011] especifica que: “El sistema Bosch cuenta con una bomba de
tipo engranajes con un funcionamiento puramente mecánico. La bomba de
alimentación mantiene la bomba de alta presión siempre alimentada en
cualquier condición. La bomba de engranaje está directamente conectada a la
bomba de alta presión o en el bloque del motor. Ambas bombas son accionadas
por el eje.
La bomba de alimentación está formada por dos engranajes dentro de una
carcasa. Uno de los engranajes es accionado por el eje del motor. Cuando
giran los engranajes el combustible es succionado entre los lóbulos y a través

19
de las cámaras es conducido para el lado de generación de presión. Entonces,
penetra en la carcasa de la bomba de alta presión. La construcción de los
lóbulos de los engranajes evita el retorno de combustible.” (p.7-8)
Figura 5 Bomba de alimentación o transferencia
Figura 6 Bomba de alimentación o transferencia
2.6 Sistema de alta presión.
2.6.1 Bomba de alta presión
(Gómez, 2012) menciona que: “El combustible ingresa por el conducto
sombreado en azul proveniente de la bomba de transferencia y se ubica en el
conducto de baja presión, una vez que el eje de la bomba está en movimiento
el eje impulsor 5 el cual esta agarrado a la leva excéntrica 6 permite que en

20
cada una de las cámaras se genere un efecto de compresión de combustible,
para esto hay que vencer la tensión del resorte 3 es así como cuando el émbolo
de bombeo 8 cumple su carrera descendente succiona al interior de la cámara
7 el combustible de baja presión permitiendo la apertura de la válvula de
entrada 9, una vez que la excéntrica vuelve a permitir el ascenso del émbolo
se comprime el combustible hasta el nivel de vencer la válvula de salida 2 y
llevando el combustible presurizado hacia la rampa de inyección. Es así que
gracias a la alta presión permanente del sistema se optimiza la calidad de la
inyección para todos los regímenes.” (p.7)
Figura 7 Funcionamiento de la bomba de alta presión
Fuente: (Gómez, 2012)
2.6.2 Riel
(Gómez, 2012) Menciona que: “El riel o también conocido como tubo
acumulador de presión es construido de acero forjado y realiza dos funciones
fundamentales:
 Acumular el combustible para la inyección sobre todos los cilindros a alta
presión.
 Reducir las oscilaciones de presión generadas a través de la bomba de
alta presión. (p.8)
[Bosch, 2011] cita que: El combustible impulsado por la bomba de alta
presión llega al riel a través de una tubería de alta presión y luego es enviado

21
a los diferentes inyectores a través de las tuberías de inyección, las cuales
deben tener la misma longitud.” (p.18)
Figura 8 Riel de inyectores
Fuente: (BruixotV., 2011)
2.6.3 Válvula reguladora de presión.
[Bosch, 2011] cita que: “La válvula reguladora de presión puede ser un
componente que tiene funcionamiento puramente mecánico o electrónico. Se
encuentra ensamblada en el acumulador de presión por una rosca.” (p.19)
(Gómez, 2012) Menciona que: “Cuando la presión de combustible excede un
valor máximo establecido, la válvula reguladora de presión se abre y el
combustible retorna del riel de combustible al depósito, con lo cual la presión
baje.” (p.9)
Figura 9 Válvula reguladora de presión

22
2.7 Inyectores
(Gómez, 2012) Menciona que: “El inyector utilizado en los sistemas Common
Rail se activa de forma eléctrica a diferencia de los utilizados en sistemas que
utilizan bomba rotativa que inyectan de forma mecánica. Con esto se consigue
mayor precisión al momento de inyectar el combustible y se simplifica el
sistema de inyección. Par ello debe:
 Permitir inyecciones múltiples.
 Permitir inyectar cantidades cada vez más pequeñas.
 Inyectar a presiones elevadas.
 Distribuir de manera homogénea la cantidad inyectada.
Para conseguir una combustión lo más eficaz posible se ha dividido la inyección
en un ciclo de preinyección y un ciclo de inyección principal.” (p.21)
2.8 Inyectores con tecnología Bosch
Existen dos tipos de inyectores que han sido desarrollados por la tecnología
de Bosch los cuales son: de tipo electromagnético y los de tipo piezoeléctrico.
2.9 Inyectores electromagnéticos
(Gómez, 2012) Especifica que: “Las presiones de inyección máxima están en
el orden de 2000 bar, los esfuerzos que hay que vencer para levantar la aguja
del inyector son muy importantes. Por ello es imposible pilotar directamente la
aguja del inyector, con ayuda de un actuador electromagnético, a menos que
se empleen corrientes muy importantes cuyos tiempos de establecimiento
serian incompatibles con los tiempos de reacción requeridos para inyecciones
múltiples. Por otra parte, la utilización de corrientes fuertes requiere una
electrónica de potencia voluminosa lo que genera un calentamiento del
actuador y del ECM.” (p.24)
2.10 Inyectores piezoeléctricos
El inyector piezoeléctrico permite intervalos de inyección cortos, que inyectan
la cantidad de combustible en los cilindros para una combustión económica

23
dependiendo de la situación de manejo. Hasta 10 inyecciones individuales son
posibles por golpe. Además, el proceso de inyección se puede hacer muy
flexible. Las inyecciones múltiples pueden reducir el consumo de combustible,
las emisiones de CO₂ y las emisiones de contaminantes y ruido del motor.
Está controlado por un actuador piezo que consta de varios cientos de capas
de cerámica piezoeléctrica. La cerámica se expande unas pocas milésimas de
milímetro tan pronto como se aplica un voltaje, lo que establece la aguja de la
boquilla en movimiento. Este acoplamiento del actuador y la aguja de la
boquilla permiten tiempos de reacción muy cortos y cantidades muy pequeñas
de preinyección.
2.10.1 Funcionamiento
[CISE ELECTRÓNICA, 2011] cita que: “En estos inyectores, el solenoide que
abría y cerraba la válvula para permitir el drenaje al retorno del diésel sobre el
embolo, es remplazado por un elemento Piezoeléctrico.
El PCM dispone del mecanismo en el interior del inyector que realiza las
diferencias de presiones y el movimiento mecánico posibilitando así la salida
de combustible al cilindro.
Para este fin el PCM envía sobre el piezoeléctrico una tensión inicial de unos
70 V por un tiempo de 0,2 ms. Ya en el interior, los cristales logran elevar este
voltaje a unos 140 V, esto toma otros 0,2 ms y se logra con una corriente de
aproximadamente 7 Amperios. A este proceso se lo llama tensión de carga y
corriente de carga.
El aumento de tensión se logra por el contacto entre los mismos cristales los
cuales logran multiplicar el efecto de voltaje.
Para terminar el proceso de inyección es necesario colocar otro impulso de
tensión final llamado tiempo de descarga esto toma alrededor de otros 0,2 ms.”
(p.2)

24
2.10.2 Partes del inyector piezoeléctrico
Figura 10 Partes del inyector piezoeléctrico
Fuente: (Portal, s.f.)
2.10.3 Características de los Inyectores piezoeléctricos Bosch
(Wiesinger, 2015) Define los siguientes datos de importancia:
 Las cantidades de inyección de un automóvil están entre 1 mm 3 de
preinyección y 50 mm 3 a plena carga. 1 mm 3 es aproximadamente el
volumen de la mitad de una cabeza de alfiler. Para un camión, la carga
completa es de aproximadamente 350 mm 3. Esto corresponde al
volumen de 12 grandes gotas de lluvia.
 En el minuto, se abre aproximadamente 5000 veces (con pre y post
inyección)
 El juego de la aguja de la boquilla es de solo 0.002 mm. Un cabello
humano es 30 veces más grueso.
 El combustible comprimido se dispersa equivalente a la velocidad de un
avión supersónico.
 Los inyectores piezoeléctricos de Bosch están disponibles para niveles de
presión entre 2.000 y 2.700 bar

25
2.10.4 Ventajas del uso de Inyectores piezoeléctricos Bosch
(Morán & Passo, 2016) mencionan que: “Los inyectores piezoeléctricos son
cuatro veces superiores a la respuesta de activación en comparación con los
actuadores gestionados por electroválvulas, la tecnología piezoeléctrica
supone un 75 % de menores masas movidas en la aguja del inyector, son
posibles varias inyecciones por ciclo de trabajo y las cantidades a inyectar
exactamente dosificables.” (p.41)
[BOSCH, 2005] Afirma las siguientes ventajas del inyector piezoeléctrico en
el sistema de riel común:
 Inyección múltiple con comienzo flexible de la inyección y distancias entre
cada una de las inyecciones,
 Reducido tamaño y menor peso del inyector (270 g en comparación con
490 g),
 Ventajas en el consumo de combustible (-3%),
 Caudales de inyección muy pequeños para la inyección previa,
 Menor nivel de ruido (-3 dB [A]),
 Incremento de la potencia del motor (+7%),
 Menor emisiones de gases de escape (-20%).(p.37)
2.10.5 Comparación inyectores (Inductivo - Piezoeléctrico)
Según el análisis de (S. & A., 2018) afirma que: “Las principales diferencias
en el sistema hidráulico y el motor, el rendimiento entre el solenoide y los
inyectores piezoeléctricos de acción indirecta se puede atribuir principalmente
a la presencia de diferentes soluciones de diseño en el circuito interno de los
inyectores (cámara de control, el válvula piloto de presión equilibrada y cuerpo
del inyector) en lugar del sistema de inyección. Si el solenoide y los inyectores
piezoeléctricos de acción indirecta compartieran el mismo diseño hidráulico
interno, las diferencias en su rendimiento serían mínimas. Por lo tanto, desde
la fabricación el costo de los inyectores de solenoide es aún menor que el de
los piezoeléctricos inyectores, la tecnología de solenoide debe ser la opción
preferida cuando se consideran inyectores de acción indirecta.” (p. 1342)

26
2.10.6 Principio piezoeléctrico
Los elementos piezoeléctricos funcionan según el siguiente principio: si los
piezocristales están presurizados, liberan una tensión eléctrica. Por el
contrario, los cristales se expanden cuando se ponen bajo tensión.
Figura 11 Principio piezoeléctrico
Fuente: (Archilla, 2015)
(CISE ELECTRÓNICA, 2011) Afirma que: “El elemento piezoeléctrico está
formado por unas placas metálicas separadas por un dieléctrico de cuarzo,
semejante a la construcción de un condensador de placas planas.” (p.4)
Figura 12 Elemento piezoeléctrico
Fuente: (Gomez, 2012)
Se pueden ver las placas metálicas en color dorado, y el cuarzo que actúa
como aislante en color gris.

27
Figura 13 Elemento piezoeléctrico
Fuente: (CISE ELECTRÓNICA, 2011)
2.10.7 Principio piezoeléctrico inverso
(Archilla, 2015) Especifica que: “Si se aplica una tensión polarizada al cristal
(cuarzo o turmalina), se produce un estiramiento del mismo.
Si la tensión aplicada sobre el material es de sentido inverso, se produce una
compresión del cristal.”
Figura 14 Principio piezoeléctrico inverso
Fuente: (Archilla, 2015)
2.11 Parámetros de inyección
2.11.1 Inicio de la inyección
[Bosch, 2015] Afirma que: “La activación del inyector piezoeléctrico se
efectúa mediante la unidad de control del motor, cuya etapa final ha sido

28
diseñada especialmente para estos inyectores. Se prescribe una tensión de
activación de referencia en función de la presión del conducto común del
momento de servicio ajustado. La aplicación de corriente se efectúa en forma
de impulsos (figura 17) hasta alcanzarse una divergencia mínima entre la
tensión de referencia v la tensión de regulación. El incremento de la tensión se
transforma proporcionalmente en la carrera del actor piezoeléctrico.
Mediante la multiplicación hidráulica, la carrera del actor genera un
incremento de la presión en el acoplador hasta que se elimina la igualdad de
fuerzas en la válvula de mando y se abre la válvula. Tan pronto como la válvula
de mando alcanza su posición final, comienza a descender la presión en la
cámara de control a través de la aguja y se efectúa la inyección.” (p.37)
Figura 15 Secuencia de activación de una inyección del inyector
piezoeléctrico

29
2.11.2 Curva de la inyección
(Castillejo, 2014) Menciona que: “En estos sistemas una bomba genera la
presión necesaria en el combustible independientemente del ciclo de inyección.
Esta presión se mantiene prácticamente constante durante el proceso de
inyección. En un sistema con una determinada presión, la cantidad de
combustible inyectado es proporcional al tiempo que el inyector permanece
abierto, y esto es independiente de la velocidad del motor o de la bomba. Esto
tiene como resultado una curva de inyección casi cuadrada con inyecciones de
corta duración y casi constantes, con altas velocidades de pulverización a plena
carga que permiten incrementar la potencia especifica del motor.” (p 20)
Figura 16 Curvas de inyección
2.11.3 Inyector cerrado – inicio de inyección
Los inyectores piezoeléctricos normalmente funcionan a voltajes de hasta
200 voltios. Al no recibir excitación, el actuador piezoeléctrico se encuentra en
estado de reposo y el inyector cerrado. Para accionar el inyector, se le aplica
un impulso de cien voltios y un pequeño brazo de palanca amplifica su
movimiento. Además, al igual que con los inyectores electromecánicos, los
discos piezoeléctricos no dirigen directamente los movimientos de la
aguja. También activan una pequeña válvula.

30
piezoeléctrico inicia la inyección
2.11.4 Inyector abierto – inyección
Una vez abierto, deja de ser excitado. El actuador funciona como un
condensador, reteniendo la carga eléctrica, permaneciendo dilatado y el
inyector abierto. “Por esta razón, nunca desconecte el enchufe del inyector con
el motor en marcha. Si el inyector está en estado abierto podría bloquear el
motor hidráulicamente con el combustible diésel. (PicoTechnology)
piezoeléctrico está abierto

31
2.11.5 Inyector cerrado – final de la inyección
Para cerrar el inyector la unidad actúa como un consumidor, descargando la
tensión acumulada en el actuador.
piezoeléctrico finaliza la inyección
2.11.6 Patrones de inyección
(Castillejo, 2014) Añade que: Dependiendo de la aplicación para la que esté
destinado el motor, se requieren de ciertas funciones mostradas en la (Figura
22):
 Pre-inyección (1): reduce el ruido de la combustión y las emisiones de
NOx, especialmente en los motores de inyección directa.
 Gradiente positivo de inyección durante la inyección principal (3): reduce
emisiones de NOx en motores sin válvula EGR.
 Gradiente de presión en dos etapas (4): durante la inyección principal
reduce las emisiones de NOx y partículas en motores sin EGR.
 Alta presión constante durante la inyección principal (3,7): reduce las
emisiones de partículas durante la operación en motores con EGR.
 Inyección secundaria avanzada (8): reduce las emisiones de partículas.
 Inyección secundaria avanzada (9).

32
Figura 20 Patrón de inyección sistema Common Rail
Fuente: (Castillejo, 2014)
2.12 Geometría de los orificios de la tobera
(Salvador, Plazas, Gimeno, & Carreres, 2014) mencionan que: “La figura
muestra que estos orificios son convergentes, hecho que es importante para la
hidráulica ya que significa que los orificios no son propensos a cavitar.”(p.9)
Figura 21 Caracterización geométrica de los orificios de la tobera
Fuente: (Salvador, Plazas, Gimeno, & Carreres, 2014)
El ángulo ∝ del cono que se generan al producirse la inyección como se ve
en la figura debe ser adecuado a la forma de la cámara de combustión solo
admite reducidos grados de error.

33
Figura 22 Posición de los orificios de inyección
Fuente: (Imperial, 1991)
(Imperial, 1991) Asegura que: “el ángulo β formado en una atomización de
inyección es casi exclusivamente gobernado por la presión del aire
comburente. Cuanto mayor es la presión mayor es el ángulo β de dispersión
del chorro. El número de orificios y su reparto horizontal definido por los
ángulos 𝛿 𝑦 𝜌 (significado dl parte delantera y dt parte trasera del motor) es
también fundamental. Además el número n de orificios junto con el diámetro d
de los mismos nos da la sección de salida y para el caudal y tiempo de cada
embolada, eso nos fija una velocidad de salida.” (p.56).
2.12.1 Ángulo de pulverización
(Calleja, 2015) Afirma que: “El inyector está conformado de orificios múltiples,
formando un ángulo entre si llamado ángulo de los orificios pulverizadores que
pueden ser de hasta 180°. En el caso de orificios múltiples, se pueden tener
hasta 12 dispuestos generalmente de forma simétrica”. (p.67) Este tipo de
inyectores son empleados en motores de inyección directa y la presión de
apertura de los mismos oscila entre 150 y 250 bar. En la figura se muestra los
ángulos montados sobre la boquilla de inyección repartidos de forma simétrica.

34
Figura 23 Patrón de rociado del inyector common rail.
Fuente: https://www.researchgate.net/figure/258150468_fig5_Figure-10-
Spray-pattern-of-the-diesel-common-rail-injector
2.12.2 Condición de pulverización
(Agarwal et al., 2014) mediante un análisis experimental establece que:
“Como se ilustra en esta figura, la penetración en un momento determinado
aumenta con el incremento de presión de inyección de combustible. El proceso
de evolución de pulverización es principalmente influenciada por el diferencial
de presión entre la presión de inyección de combustible y la presión ambiente
en la cámara de pulverización.”(p.216)
Como se puede observar en la figura la amplitud de la pulverización se
incrementa directamente proporcional al tiempo y presión de inyección.

35
Figura 24 Amplitud de pulverización
Fuente: (Agarwal et al., 2014)
2.13 Verificaciones del inyector
2.13.1Verificación y control de inyecciones
El sistema utiliza múltiples inyecciones piloto, pequeñas dosis de combustible
antes de la inyección principal en la combustión de cada cilindro, que ayudan
a suavizar el carácter de combustión aguda del motor diésel a la gasolina como
suavidad. Sin embargo, el efecto final no sólo es una reducción del ruido de la
combustión, sino también una reducción de las emisiones de óxido de
nitrógeno (NOx).

36
La inyección posterior es una dosis similarmente pequeña de combustible
inyectada después de la inyección principal. El potencial de la tecnología
Common Rail para reducir las emisiones de partículas es profundo en esta
área. La pequeña inyección posterior se inserta con un momento preciso en el
momento que es ideal para una descarga de partículas más baja.
2.13.2 Verificación de la pulverización y dirección del chorro
La inyección con inyectores piezoeléctricos ayuda en la pulverización fina de
diésel que reduce indirectamente el consumo de combustible. En motores
diésel, se inyecta combustible en el cilindro del motor cerca del final de la
carrera de compresión. Durante una fase conocida como retraso de encendido,
el atomizador de combustible se atomiza en pequeñas gotitas, se vaporiza y se
mezcla con el aire. A medida que el pistón continúa acercándose al punto
muerto superior, la temperatura de la mezcla alcanza la temperatura de ignición
del combustible, provocando la ignición de alguna cantidad premezclada de
combustible y aire. El resto del combustible que no había participado en la
combustión premezclada se consume en la fase de combustión controlada por
velocidad.
La geometría del rociador afecta directamente la calidad de la combustión a
través de la utilización del aire. Por ejemplo, un ángulo de cono de pulverización
más grande puede colocar el combustible en la parte superior del pistón y fuera
de la cámara de combustión en los motores diésel de cámara abierta DI. Esta
condición conduciría a humo excesivo (combustión incompleta) por privar al
combustible de acceso al aire disponible en la cámara de combustión. El grafico
muestra cómo se produce la pulverización del inyector dentro de la cámara de
combustión.

37
Figura 25 Patrón de pulverización
Fuente: (AngelFire, s.f.)
La siguiente figura muestra diferentes tipos de patrón de inyección los cuales
tres de ellos se consideran aceptables para una correcta combustión del diésel,
mientras que el patrón no aceptable dará como resultado una combustión
incompleta.
Figura 26 Patrones de pulverización
Fuente: (Shashank, 2015)
Una de las pruebas importantes a la que debe ser sometido el inyector es sin
lugar a duda al control del chorro, acción que es posible verificar con el banco
tester VNP-V3500, variando ciertas condiciones de trabajo como tiempo de
inyección, numero de strk y presión de trabajo se logra visualizar y detectar si
alguno de los orificios del inyector se encuentra taponado, ya que por esta
razón da como resultado tironeo en el motor a causa de una incorrecta
pulverización

38
 En A se muestra una correcta salida del combustible. El chorro debe
presentar la pulverización que caracteriza a este tipo de inyectores.
 En C, se visualiza una pulverización incompleta.
Figura 27 Tipos de chorro de inyección A. Chorro ideal. B. Chorro
incorrecto
2.13.3 Verificación de la estanqueidad
(Acuña & Morales, 2016) Mencionan que: “La prueba verifica hasta qué punto
el inyector cierra sin presentar valores de fuga, operando con valores de
presión levemente por debajo de la presión de funcionamiento. Si el valor de
presión varía de 15 a 20 bar, menor que la presión de funcionamiento, la válvula
de desconexión del manómetro se cierra, manteniendo así la presión en el
circuito hidráulico interior del inyector.
Obedeciendo estas condiciones, la aguja debe cerrar perfectamente sobre
su asiento, el inyector no debe gotear ni encontrarse húmedo en la punta, esto
indica una perfecta estanqueidad. Al contrario, es decir si el inyector presenta
humedad en la punta se procede a un leve rectificado del asiento de la aguja,
proceso parecido al esmerilado de válvulas.” (p.42)
2.13.4 Verificación de fuga de retorno
(Arellano & Falconi, 2015) Afirman que: “al momento de accionar la bomba
del comprobador hasta obtener una presión en el inyector de aproximadamente

39
10 bar por debajo de la de tarado, se cerrará la válvula de paso de combustible
que está provisto el comprobador. En estas condiciones, debe observarse un
descenso lento de la aguja del reloj comparador, que indica el nivel de fuga de
retorno. Generalmente se considera correcto un inyector, en cuando a nivel de
fuga de retorno, si la presión se mantiene por encima de 50 bar más de seis
segundos, partiendo de una presión de 100 bar.
La fuga de retorno indica la cantidad de combustible que sale entre la varilla
de la válvula de aguja y el cuerpo de la tobera, hacia el retorno. Esta fuga debe
existir en una cierta proporción, para lubricar estos componentes. Si es
pequeña, indica una escasa holgura entre la aguja y la tobera. Si la fuga es
excesiva, indica mayor holgura de la necesaria y deberá sustituirse o repararse
la tobera.” (p.36)
Cabe recalcar que el caudal de retorno siempre es inferior al caudal de
inyección, de no ser así, se determina que el inyector no funciona y debe ser
reparado.
2.13.5 Verificación de goteo
(Granda & Estevez, 2014) Mencionan que: “Una fuga interna en el inyector
causa una caída de presión en él, debido a una incorrecta estanqueidad. Hay
que tomar en cuenta que el buen estado de los inyectores es un factor crítico
para el buen funcionamiento del motor, la suciedad o desgaste pueden ser el
causante de una descompensación en su trabajo lo cual atrae complicaciones
como perdida de potencia, humo negro entre otras. La siguiente figura muestra
un accionamiento inadecuado que se genera dentro de la cámara de
combustión.” (p.11)

40
Figura 28 Goteo del inyector
Fuente: [TDICLUB, 2013]

41
CAPÍTULO III
3. PROTOCOLO DE PRUEBAS
3.1 Equipos
3.1.1 Banco de pruebas tester CRDI V 3500 VNP
El banco de pruebas VNP V-3500 es un equipo de comprobación el cual
determina el estado de un inyector bajo ciertos parámetros que pueden ser
modificados como: el número de inyecciones, tiempo que permanece abierto
el inyector en (ms), presión de inyección (bar), determinando así el
comportamiento tanto eléctrico como mecánico.
El banco posee un panel digital en el cual se realizan las modificaciones
necesarias para ciertas condiciones de trabajo, además una perilla en la cual
se regula la presión de trabajo.
Se encuentra acondicionado con dos cilindros de pulverización y dos
probetas respectivamente, para visualizar el caudal de inyección y retorno que
entregan los inyectores.
Figura 29 Banco de pruebas VNP V-3500

42
Figura 30 Componentes del banco de prueba VNP V-3500
Tabla 4
Especificaciones técnicas del banco VNP V3500
Ítem Característica
Tipo de accionamiento Neumático
Lubricante Viscor
Alimentación 110v
Presión de entrada 4 bar
Presión máxima de trabajo 800 bar
Tipo de inyectores Piezoeléctricos / inductivos
Número de cilindros 2
Número de probetas 4
strk 0 - 990
Tiempo de inyección 0.25 – 2 (ms)
Peso 65 kg
Diámetro interno del cilindro de
pulverización
80,70 mm

43
3.1.2 Pinza amperimétrica Brain Bee
Es un instrumento que conjuntamente con el osciloscopio Hantek visualiza la
gráfica característica de corriente en este caso de los inyectores
piezoeléctricos.
Posee dos opciones de conversión en el cuerpo de la pinza el cual se regula
dependiendo nuestras necesidades (60A = 10mV/A) y (20A = 100mV/A).
Figura 31 Pinza amperimétrica Brain Bee
Tabla 5
Características de la pinza amperimétrica
Input 60A Max AC/DC
Output 10mV/A, 100mV/A,
Voltaje MAX 240VAC / 300VDC
3.1.3 Osciloscopio Hantek 1008c
El osciloscopio Hantek es una interface gráfica que mediante el software de
instalación visualiza señales eléctricas en un computador, posee 8 canales que
son usados de manera simultánea.

44
Las gráficas generadas son visualizadas y ajustadas con las escalas de
medición, el tiempo en el eje x y el voltaje en eje y.
Basta con la conexión a un puerto USB para que el osciloscopio Hantek
funcione correctamente.
Figura 32 Osciloscopio Hantek 1008c
Tabla 6
Características del osciloscopio Hantek 1008c
Número de canales 8 canales
Resolución 18 bits
Impedancia de entrada 1 mΩ
Rango de frecuencia 0-250 kHz
Alimentación Conexión directa al computador
Acoplamiento de entrada DC
Instalación CD de instalación (software)
interfaz USB 2.0
Peso 350 g

45
3.1.4 Compresor MZB
Figura 33 Compresor MZB
Tabla 7
Ficha técnica del compresor MZB
Tipo YL90L-2
Alimentación 110 v
Potencia 3 HP
Velocidad 3400 rpm
Corriente 20.7 A
Frecuencia 60 Hz
3.2 Especificaciones de los inyectores piezoeléctricos Bosch
3.2.1Inyector piezoeléctrico Bosch 0445116034 Volkswagen Amarok
Figura 34 Inyector piezoeléctrico 0445116034

46
Tabla 8
Especificaciones del inyector 0445116034
Dimensiones 25x12x6 (cm)
Poder 20 W
Voltaje DC 12V-160V
Función DC 12V-14V
Figura 35 Volkswagen Amarok 2.0
Tabla 9
Características del vehículo
Aplicación Volkswagen Amarok – Trasporter T5
Cilindrada 1.968 cc
Número de Cilindros 4 en línea
Tipo CR
Par motor máximo 340 Nm
Potencia máxima 90 kW a 3750 rpm
Sobrealimentación Turbocompresor
Configuración Tracción trasera 4x2
Normativa europea Euro 5

47
3.2.2 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445115042 Land Rover Freelander
Figura 36 Inyector piezoeléctrico 0445115042
Figura 37 Land Rover Freelander II TD4 2.2
Tabla 10
Características del vehículo
Aplicación Land Rover Freelander II TD4
Cilindrada 2.179 cc
Numero de Cilindros 4 en línea
Tipo CR
Par motor máximo 400 Nm a 2000 rpm
Potencia máxima 118 kW a 4000 rpm
Alimentación Inyección directa,
Turbocompresor de geometría
variable, intercooler
Configuración 4x4
Normativa europea Euro 5

48
3.3 Revisión y puesta a punto del Banco de pruebas tester CRDI V 3500
VNP
Antes de empezar con el funcionamiento del banco se debe tener en cuenta
una serie de parámetros que servirán para evitar daños del mismo. Realizar la
revisión de diferentes partes del equipo que se detallarán a continuación:
Tabla 11
Revisión y puesta a punto del banco tester CRDI V 3500 VNP
N. Especificación Figura
1 Verificar la conexión
del cable de poder al
banco de pruebas.
Figura 38 Cable de poder
2 El cable de poder del
banco debe
conectarse a una
fuente de 110 v.
Figura 39 Cable de poder
conectado a una fuente de 110v
3 Inspeccionar la
posición adecuada
del botón de
encendido.
Figura 40 Botón de encendido

49
4 El viscor del equipo
debe estar en un
nivel superior al
indicador intermedio.
Figura 41 Indicador de viscor
5 La válvula de alivio
de presión debe
encontrarse ajustada
y al finalizar las
pruebas se debe
liberar la presión.
Figura 42 Válvula de alivio de
presión
6 El depósito de
lubricante no debe
tener fugas y debe
encontrarse en un
nivel adecuado.
Figura 43 Depósito de lubricante
7 La trampa de agua
debe carecer de
líquido e impurezas,
si estas existen
drenar, desmontar y
limpiar.
Figura 44 Trampa de agua

50
8 Visualizar que los
cilindros se
encuentren
totalmente limpios.
Figura 45 Cilindros
9 Las cañerías de
conexión a los
inyectores deben
encontrarse
totalmente limpias y
sin obstrucciones.
Figura 46 Cañerías de conexión
10 Las mangueras de
retorno de los
inyectores deben
encontrarse
totalmente limpias y
sin obstrucciones.
Figura 47 Mangueras de retorno
11 Los sockets de
conexión de los
inyectores deben
encontrarse en
condiciones óptimas.
Figura 48 Sockets de conexión
12 La manguera de aire
que viene del
compresor debe

51
acoplarse
correctamente al
equipo.
Figura 49 Manguera de aire del
compresor
13 El interruptor de
control del banco
colocar en la
posición piezo.
Figura 50 Interruptor de control
14 Para encender el
banco la tecla
ON/START del panel
debe presionarse
aproximadamente
tres segundos.
Figura 51 Botón de encendido
3.4 Procedimiento de instalación de los inyectores piezoeléctricos.
La instalación de los inyectores se realiza antes del encendido del banco
de pruebas VNP 3500. El montaje debe realizarse de la siguiente manera:

52
Tabla 12
Instalación de los inyectores piezoeléctricos
1 Quitar los
protectores de los
inyectores
piezoeléctricos
Volkswagen
Amarok y Land
Rover Freelander.
Figura 52 Inyectores
piezoeléctricos
2 Seleccionar las
cañerías para este
tipo de inyectores.
Figura 53 Cañerías de conexión
3 Enroscar las
cañerías a los
inyectores.
Figura 54 Enrosque de cañerías a
los inyectores

53
4 Colocar los
inyectores en los
cilindros, enroscar
el extremo de la
cañería en la rosca
del equipo.
Figura 55 Enrosque y puesta de
inyectores en el banco
5 Fijar las mangueras
de retorno evitando
daños en los
inyectores.
Figura 56 Conexión de mangueras
de retorno
6 Con las llaves 19
mm y 17 mm ajustar
la rosca de las
cañerías del
inyector
piezoeléctrico del
vehículo Land
Rover Freelander.
Figura 57 Ajuste del inyector

54
Figura 58 Ajuste de la cañería al
banco
7 Con las llaves 19
mm y 13 mm ajustar
la rosca de las
cañerías del
inyector
piezoeléctrico del
vehículo
Volkswagen
Amarok.
Figura 59 Ajuste del inyector
8 Ajustar las
mariposas de
sujeción de los
inyectores.
Figura 60 Ajuste de las mariposas
de sujeción.

55
9 Seleccionar los
sockets adecuados
para los inyectores
piezoeléctricos.
(cable azul +, cable
naranja -)
Figura 61 Sockets de conexión
10 Conectar los
sockets a los
inyectores de
manera que
siempre el cable
azul se encuentre
en la parte derecha
mirando el banco de
manera frontal.
Figura 62 Conexión de los sockets
a los inyectores
11 Finalmente realizar
una inspección
general de los
pasos mencionados
anteriormente.
Figura 63 Inspección general del
montaje de inyectores
3.5 Instalación del osciloscopio Hantek 1008
3.5.1 Instalación del software del osciloscopio Hantek 1008c

56
Tabla 13
Instalación del software del osciloscopio Hantek 1008
1 Insertar el CD
Hantek, ejecutarlo
como
administrador e
instalar el
software.
Figura 64 Instalación Software Hantek
Figura 65 Instalación software Hantek

57
Figura 68 Instalación del software
Hantek
Figura 69 Instalación del software
Hantek
3.5.2 Conexión del osciloscopio a los inyectores piezoeléctricos
Tabla 14
Conexión del osciloscopio a los inyectores piezoeléctricos
1 Conectar el
osciloscopio

58
Hantek mediante
su cable USB al
computador
previamente
instalado con su
software.
Figura 70 Conexión cable USB de
osciloscopio
2 Colocar las puntas
del osciloscopio
en los canales del
Hantek.
Figura 71 Conexión de las puntas de
osciloscopio
3 Disponer de
cables con
extremos punta-
lagarto.
Figura 72 Cables de conexión

59
4 Insertar las puntas
de los cables en el
socket de los
inyectores.
Azul - negro(-)
Naranja - rojo(+)
Figura 73 Insertar las puntas de los
cables en el socket de inyector
5 Conectar los
lagartos a la punta
del osciloscopio
tomando en
cuenta la
polaridad de los
cables.
Figura 74 Conexión de la punta del
osciloscopio a los cables.
6 Manipular el
computador y
tomando en
cuenta el software
del osciloscopio
adecuar la
pantalla y
visualizar la onda
del inyector
piezoeléctrico.
Figura 75 Onda del inyector
piezoeléctrico
7 Con las opciones
que dispone este
software se toma

60
mediciones,
capturas de la
onda, etc.
Figura 76 Opciones del software del
osciloscopio
3.6 Instalación de la pinza amperimétrica Brain Bee
3.6.1 Conexión de la pinza amperimétrica a los inyectores
Tabla 15
Conexión de la pinza amperimétrica a los inyectores
1 Colocar una batería
de 9V en la pinza
amperimétrica.
Figura 77 Batería de 9v
2 Conectar el cable
de la pinza
amperimétrica a un
canal del
osciloscopio
Hantek 1008.
Figura 78 Conexión del cable de la
pinza amperimétrica

61
3 Abrir la pinza
amperimétrica y
colocarla en el
cable naranja (+)
del socket.
Figura 79 Conexión de la pinza
amperimétrica
4 Dirigir la flecha que
dispone la pinza
amperimétrica
hacia el inyector
piezoeléctrico.
Figura 80 Disposición de la pinza
amperimétrica
5 Elegir la escala de
20 A (100 mv/A)
para las
conversiones
necesarias.
Figura 81 Seleccionar escala a
utilizar

62
6 Visualizar la onda
de corriente en la
pantalla del
computador.
Figura 82 Curva de corriente del
inyector
7 Mediante las
opciones del
software
seleccionar la
escala adecuada.
Figura 83 Opciones del software
Hantek
3.7 Procedimiento de pruebas del inyector piezoeléctrico
3.7.1 Pruebas hidráulicas-mecánicas
 Obtener caudales de inyección y retorno, tiempo de retención-descarga,
tiempo de disparo, voltaje de activación, voltaje de retención-descarga,
corriente de activación mediante variaciones de presión, tiempo de
inyección y pulsos de inyección. A continuación se van a detallar los
parámetros a trabajar:

63
Tabla 16
Parámetros de las pruebas
Presión Tiempo de inyección Pulsos de inyección
STRK
200 0,5;1;2 300;600;850
400 0,5;1;2 300;600;850
550 0,5;1;2 300;600;850
3.7.2 Grados de pulverización
Se debe considerar una serie de cálculos correspondientes a los inyectores
piezoeléctricos.
Para lo cual se llevara a cabo el siguiente procedimiento:
Tabla 17
Procedimiento para calcular los grados de pulverización
1
Considerar el radio
interno del cilindro de
pulverización
obtenido de las
especificaciones del
banco VNP3500.
Figura 84 Geometría de
pulverización
2
Tomar la medida
desde la punta del
inyector hasta los

64
orificios del mismo
con un calibrador pie
de rey.
Figura 85 Medición de la punta
del inyector a los orificios
3
Tomar la medida
desde la punta del
inyector hasta una
pestaña del inyector.
Esta se tomara como
una referencia para
próximos cálculos.
Figura 86 Medida de referencia
del inyector
4
Trasladar la medida
de referencia al
cilindro de
pulverización del
banco.
Figura 87 Traslación de la
medida referencial al cilindro

65
5
Mediante el
funcionamiento del
banco tomar la
medida del diámetro
del chorro de
pulverización.
Figura 88 Diámetro del chorro
de pulverización
6
Con adhesivos
marcar el punto
máximo y mínimo del
chorro de
pulverización.
Colocar papel
milimetrado a la altura
de la punta del
inyector.
Figura 89 Referencia de
medidas en el cilindro
7
Tomar la medida
desde la altura del
papel milimetrado
hacia el punto
máximo del chorro de
pulverización.
Con estas medidas
calcularemos los
parámetros.
Figura 90 Referencia de
medidas en el cilindro

66
Figura 91 Geometría de pulverización.
Datos con su respectiva nomenclatura:
r = radio del cilindro
h = altura
∅ = diámetro
lT= ángulo de disparo
Y = diferencia de alturas
YT = ángulo de dispersión
Ecuación del ángulo de dispersión:
YT = tan−1
(
∅ + Y
r
) − tan−1
(
Y
r
)
Ecuación del ángulo de disparo:
lT = tan−1
(
h
r
)

67
Ecuación de ángulo de cono:
𝜶 = 𝟐 𝐭𝐚𝐧−𝟏
(
𝒓
𝒉
)
Tabla 18
Ángulos de pulverización
Ángulo de disparo Ángulo de dispersión Ángulo de cono
__° __° __º
 Realizar el análisis de los datos obtenidos mediante tablas y gráficas
comparativas.
3.7.3 Pruebas eléctricas
 Obtener curvas de corriente y voltaje de los inyectores piezoeléctricos
mediante la utilización de equipos como: pinza amperimétrica y
osciloscopio respectivamente. A continuación se van a detallar los
parámetros a trabajar:
Tabla 19
Parámetros de las pruebas
Presión Tiempo de inyección Pulsos de inyección
STRK
200 0,5;1;2 300;600;850
400 0,5;1;2 300;600;850
550 0,5;1;2 300;600;850
 Realizar el análisis de los datos obtenidos mediante tablas y gráficas
comparativas.

68
Tabla 20
Parámetros para las pruebas de los inyectores piezoeléctricos
Presión
máquina
(bar)
STRK
Tiempo de
inyección(ms)
Tiempo de
disparo(ms)
Tiempo de
retención-
descarga(ms)
Caudal de
inyección(mm3)
Caudal de
retorno(mm3)
Corriente de
activación(A)
Voltaje de
activación(V)
Voltaje de
retención-
descarga(V)
Grados de
activación(°)
200 300 0,5
200 300 1
200 300 2
200 600 0,5
200 600 1
200 600 2
200 850 0,5
200 850 1
200 850 2
400 300 0,5
400 300 1
400 300 2
400 600 0,5
400 600 1
400 600 2

69
400 850 0,5
400 850 1
400 850 2
550 300 0,5
550 300 1
550 300 2
550 600 0,5
550 600 1
550 600 2
550 850 0,5
550 850 1
550 850 2

70
3.7.4 Parámetros de los inyectores
Los inyectores piezoeléctricos cuentan con parámetros que a continuación
se detallarán:
Tabla 21
Parámetros de los inyectores piezoeléctricos
3.8 Procedimiento de desinstalación de los inyectores
Al culminar con las pruebas de los inyectores piezoeléctricos se debe seguir
una serie de pasos para la desinstalación de los mismos que a continuación
se detallaran:
Indicador Ítem Técnicas Medición
Presión de
operación
bar Medición
Número de
orificios del
inyector
# Observación
Tipo de tobera Corta / larga Observación
Largo del Tallo mm Medición
Tipo de boquilla diseño Observación
Ángulos del
cono de
pulverización
° Medición

71
Tabla 22
Desinstalación de los inyectores
1 Al finalizar las
pruebas se presiona
la tecla OFF/STOP.
Figura 92 Finalización de las
pruebas
2 Presionar SUCTION
para succionar los
cilindros del equipo.
Figura 93 Succionar los cilindros
3 Drenar las probetas
de caudal de
inyección y retorno
presionando DRAIN.
Figura 94 Drenar las probetas de
caudales
4 Presionar
OFF/STOP
aproximadamente
unos tres segundos

72
para apagar el banco
VNP3500.
Figura 95 Apagar el banco
5 Girar la perilla de la
válvula de alivio en
sentido anti horario.
Figura 96 Aliviar la presión del
banco
6 Retirar la manguera
de aire que viene del
compresor a la toma
del equipo.
Figura 97 Retirar la manguera de
aire
7 Desconectar los
sockets de los
inyectores de
manera cuidadosa.

73
Figura 98 Desconectar sockets
8 Retirar las
mangueras sin regar
las sobras del viscor
en el banco.
Figura 99 Retirar mangueras de
retorno
9 Aflojar con las llaves
19 mm y 17 mm las
cañerías del inyector
piezoeléctrico del
vehículo Land Rover
Freelander.
Figura 100 Aflojar inyector
piezoeléctrico Land Rover
Freelander

74
10 Aflojar con las llaves
19 mm y 13 mm las
cañerías del inyector
piezoeléctrico del
vehículo Volkswagen
Amarok.
Figura 101 Aflojar inyector
piezoeléctrico Volkswagen
Amarok
11 Aflojar las mariposas
de sujeción de los
inyectores.
Figura 102 Aflojar mariposas de
sujeción de inyectores
12 Levantar y retirar
cuidadosamente los
inyectores de los
cilindros.
Figura 103 Retirar los inyectores
del banco de pruebas

75
13 Desenroscar las
cañerías de los
inyectores de
manera segura y
adecuada.
Figura 104 Desenroscar cañerías
de los inyectores
14 Limpiar los residuos
de viscor tanto de los
inyectores, cañerías
y equipo VNP3500.
Figura 105 Limpieza de inyectores
15 Sellar los inyectores
para evitar que los
mismos se ensucien
o taponen.
Figura 106 Sellar los inyectores
.

76
CAPÍTULO IV
4. ANÁLISIS DE DATOS DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y
FREELANDER II 2.2
4.1 Introducción
Una vez establecido el protocolo de pruebas mecánicas y eléctricas
especificadas en el capítulo 3 se ejecutó las mismas en los inyectores
piezoeléctricos Bosch piezoeléctrico “0445116034” y “0445115042”
obteniendo información bajo ciertas condiciones de trabajo, los resultados
obtenidos son de gran aporte para futuras investigaciones enfocados al
ámbito automotriz.
4.2 Pruebas mecánicas
Las pruebas mecánicas se realizaron en el banco VNP V-3500 bajo ciertas
condiciones de operación, variando el número de strk, tiempo de inyección,
presión de trabajo; las mismas que se reflejan en las probetas de inyección y
retorno. Además la obtención de los ángulos de pulverización que contemplan
un ángulo de dispersión y ángulo de disparo.
4.3 Pruebas eléctricas
Las pruebas se las realizó con el osciloscopio Hantek 1008c y su software
respectivo, pinza amperimétrica Brain Bee de esta manera se obtuvo los
siguientes parámetros:
 Corriente de activación
 Voltaje de retención-descarga
 Período
 Voltaje máximo de activación
 Tiempo de disparo
 Tiempo de retención

77
4.4 Procedimiento para calcular el ángulo de pulverización
4.4.1 Ángulos de pulverización Land Rover Freelander 0445115042
𝑟 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 40,35 𝑚𝑚
ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎
∅ 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 6,14 𝑚𝑚
𝑟𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 3,07 𝑚𝑚
𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 = 1,28 𝑚𝑚
𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 3,5 𝑚𝑚
𝑙 𝑇= á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜
𝑌 = 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠
𝑌𝑇 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛

78
Diferencia de alturas:
𝑌 = 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜
+ 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠
𝑌 = 3,5 𝑚𝑚 + 1,28 𝑚𝑚
𝒀 = 𝟒, 𝟕𝟖 𝒎𝒎
Altura:
ℎ = 𝑌 + 𝑟𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜
ℎ = 4,78 𝑚𝑚 + 3,07 𝑚𝑚
𝒉 = 𝟕, 𝟖𝟓 𝒎𝒎
Ecuación 1 Ángulo de dispersión
𝑌𝑇 = tan−1
(
∅ 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 + 𝑌
𝑟
) − tan−1
(
𝑌
𝑟
)
𝑌𝑇 = tan−1
(
6,14 𝑚𝑚 + 4,78 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
) − tan−1
(
4,78 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
)
𝑌𝑇 = 15,143 − 6,755
𝒀 𝑻 = 𝟖, 𝟑𝟖𝟖°
Ecuación 2 Ángulo de disparo
𝑙 𝑇 = tan−1
(
ℎ
𝑟
)
𝑙 𝑇 = tan−1
(
7,85 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
)
𝒍 𝑻 = 𝟏𝟏, 𝟎𝟎𝟗°

79
Ecuación 3 Ángulo de cono
𝜶 = 𝟐 𝐭𝐚𝐧−𝟏
(
𝒓
𝒉
)
𝜶 = 𝟐 𝐭𝐚𝐧−𝟏
(
𝟒𝟎, 𝟑𝟓
𝟕, 𝟖𝟓
)
𝜶 = 𝟏𝟓𝟕, 𝟗𝟖𝟏°
Tabla 23
11,009° 8,388° 157,981°

80
Tabla 24
Parámetros del inyector Land Rover Freelander 0445115042
Presión máxima
de prueba
bar
Medición
Banco VNP V-
3500
550
Presión mínima
de prueba
bar
Medición
Banco VNP V-
3500
200
Número de
orificios del
inyector
#
Observación
Inyector
8
Tipo de tobera Corta / larga
Observación
Inyector
Larga
Largo del Tallo mm
Medición
Calibrador pie de
rey
23
Ángulo de
dispersión
°
Medición
(Datos obtenidos)
8,388
Ángulo de
disparo
°
Medición
(Datos obtenidos)
11,009
Angulo de cono
°
Medición
(Datos obtenidos)
157,981
Angulo de
distribución
°
Medición
(Datos obtenidos)
45

81
4.4.2 Ángulos de pulverización Volkswagen Amarok 0445116034
𝑟 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 40,35 𝑚𝑚
ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎
∅ 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 6,18 𝑚𝑚
𝑟𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 3,09 𝑚𝑚
𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 = 1,62 𝑚𝑚
𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 2,5 𝑚𝑚
𝑙 𝑇= á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜
𝑌 = 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠
𝑌𝑇 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛
Diferencia de alturas:
𝑌 = 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜
+ 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠
𝑌 = 2,5 𝑚𝑚 + 1,62 𝑚𝑚

82
𝒀 = 𝟒, 𝟏𝟐 𝒎𝒎
Altura:
ℎ = 𝑌 + 𝑟𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜
ℎ = 4,12 𝑚𝑚 + 3,09 𝑚𝑚
𝒉 = 𝟕, 𝟐𝟏 𝒎𝒎
Ecuación del ángulo de dispersión:
𝑌𝑇 = tan−1
(
∅ 𝑐ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 + 𝑌
𝑟
) − tan−1
(
𝑌
𝑟
)
𝑌𝑇 = tan−1
(
6,18 𝑚𝑚 + 4,12 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
) − tan−1
(
4,12 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
)
𝑌𝑇 = 14,318 − 5,830
𝒀 𝑻 = 𝟖, 𝟒𝟖𝟖°
Ecuación del ángulo de disparo:
𝑙 𝑇 = tan−1
(
ℎ
𝑟
)
𝑙 𝑇 = tan−1
(
7,21 𝑚𝑚
40,35 𝑚𝑚
)
𝒍 𝑻 = 𝟏𝟎, 𝟏𝟑𝟏°
Ecuación del ángulo de cono:
𝜶 = 𝟐 𝐭𝐚𝐧−𝟏
(
𝒓
𝒉
)
𝜶 = 𝟐 𝐭𝐚𝐧−𝟏
(
𝟒𝟎, 𝟑𝟓
𝟕, 𝟐𝟏
)
𝜶 = 𝟏𝟓𝟗, 𝟕𝟑𝟕°
Tabla 25

83
10,131° 8,488° 159,737°
Tabla 26
Parámetros del inyector Volkswagen Amarok 0445116034
4.4.3 Procedimiento para calcular los grados de activación de los
inyectores piezoeléctricos Volkswagen Amarok y Land Rover Freelander
Presión máxima
de prueba
bar
Medición
Banco VNP V-
3500
550
Presión mínima
de prueba
bar
Medición
Banco VNP V-
3500
200
Número de
orificios del
inyector
#
Observación
Inyector
8
Tipo de tobera Corta / larga
Observación
Inyector
Larga
Largo del Tallo mm
Medición
Calibrador pie de
rey
23,32
Ángulo de
dispersión
°
Medición
(Datos obtenidos)
8,488
Ángulo de
disparo
°
Medición
(Datos obtenidos)
10,131
Ángulo de cono
°
Medición
(Datos obtenidos)
159,737
Angulo de
distribución
°
Medición
(Datos obtenidos)
45

84
Un dato importante para llevar a cabo este cálculo es el período, el mismo
que se obtuvo a través del osciloscopio Hantek 1008c. Dentro del software
ubicarse en la opción measure>horizontal>period, de esta manera se
visualiza el valor de: P=218 ms
4.5 Grados de activación
4.5.1 Land Rover Freelander 0445115042
Figura 109 Curva del inyector piezoeléctrico Land Rover Freelander
𝑃𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜 = 𝑃 = 218 𝑚𝑠
𝐺𝑖𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑔𝑢𝑒ñ𝑎𝑙 = 720°
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠 = 𝑛 = 4
Se consideró que los vehículos en los que se emplean los inyectores antes
mencionados están dotados de un motor de 4 cilindros en línea.
Por lo que, se analizó el comportamiento en un solo inyector, se divide el
periodo total para 4 que es el número de cilindros.
Ecuación 4 Período individual
𝑃𝑖 =
𝑃
𝑛
𝑃𝑖 =
218 𝑚𝑠
4

85
𝑷𝒊 = 𝟓𝟒, 𝟓 𝒎𝒔
Ecuación 5 Ángulo individual
𝑨𝒊=
Á𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐 𝒅𝒆 𝒈𝒊𝒓𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒊𝒈𝒖𝒆ñ𝒂𝒍
𝒏
𝑨𝒊=
𝟕𝟐𝟎°
𝟒
𝑨𝒊= 𝟏𝟖𝟎°
Para tiempo de inyección
𝒕𝒊𝟏 = 𝟎, 𝟓 𝒎𝒔
Ecuación 6 Grados de activación
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟏 =
𝒕𝒊𝟏 ∗ 𝑨𝒊
𝑷𝒊
𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑖1 =
0,5 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟏 = 𝟏, 𝟔𝟓𝟏°
Para tiempo de inyección 𝒕𝒊𝟐 = 𝟏 𝒎𝒔
𝑡𝑖2 ∗ 𝐴𝑖
𝑃𝑖
1 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟐 = 𝟑, 𝟑𝟎𝟑°
Para tiempo de inyección 𝒕𝒊𝟑 = 𝟐 𝒎𝒔

86
𝑃𝑖
2 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟑 = 𝟔, 𝟔𝟎𝟓°
4.5.2 Volkswagen Amarok 0445116034
Figura 110 Curva de un inyector piezoeléctrico Volkswagen Amarok
𝑃𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜 = 𝑃 = 218 𝑚𝑠
𝐺𝑖𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑔𝑢𝑒ñ𝑎𝑙 = 720°
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠 = 𝑛 = 4
Periodo individual
𝑃𝑖 =
𝑃
𝑛
𝑃𝑖 =
218 𝑚𝑠
4
𝑷𝒊 = 𝟓𝟒, 𝟓 𝒎𝒔

87
Ángulo individual
𝑨𝒊=
Á𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐 𝒅𝒆 𝒈𝒊𝒓𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒊𝒈𝒖𝒆ñ𝒂𝒍
𝒏
𝑨𝒊=
𝟕𝟐𝟎°
𝟒
𝑨𝒊= 𝟏𝟖𝟎°
Para tiempo de inyección 𝒕𝒊𝟏 = 𝟎, 𝟓 𝒎𝒔
𝑃𝑖
0,5 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟏 = 𝟏, 𝟔𝟓𝟏°
Para tiempo de inyección 𝒕𝒊𝟐 = 𝟏 𝒎𝒔
𝑃𝑖
1 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟐 = 𝟑, 𝟑𝟎𝟑°
Para tiempo de inyección 𝒕𝒊𝟑 = 𝟐 𝒎𝒔
𝑃𝑖
2 𝑚𝑠 ∗ 180°
54,5 𝑚𝑠
𝑮𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒊𝟑 = 𝟔, 𝟔𝟎𝟓°

88
Tabla 27
Grados de activación en función de la variación del tiempo de inyección
Tiempo de inyección
(ms)
Grados de
activación (°)
0,5 1,651
1 3,303
2 6,605
Figura 111 Grados de activación en función del tiempo de inyección
Se visualizó que, variando el tiempo de inyección los grados de activación
se incrementan de manera proporcional, independientemente de la presión
de trabajo y el número de strk, dando como resultado el ángulo de 1,651°
cuando se trabaja con el tiempo de inyección de 0,5 ms y el ángulo máximo
de 6,605° al emplear el tiempo de inyección de 2ms.
4.6 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445115042
El inyector piezoeléctrico Bosch 0445115042 es empleado en el jeep Land
Rover Freelander II 2.2 de inyección directa usado en el sistema de riel
común, equipado de un turbocompresor de geometría variable capaz de
0,5 ms
1 ms
2 ms
0
10
Grados de
activacion (°)
1,651
3,303
6,605
Grados de activación en funcion del tiempo
de inyección
0,5 ms 1 ms 2 ms

89
generar 190CV de potencia y a su vez cumpliendo la norma EURO 5 de
emisiones contaminantes.
4.6.1 Resultados obtenidos a 200 bar de presión de trabajo
Tabla 28
Resultados obtenidos del inyector piezoeléctrico (Land Rover
Freelander) a 200 bar.
STRK
Tiempo de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo de
retención
Caudal
de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 2,31 2 -
300 1 1 2,31 6,5 1,8
300 2 2 2,32 10,4 3,3
600 0,5 0,5 2,31 6,1 2,1
600 1 1 2,31 12 3,5
600 2 2 2,32 20,1 6
850 0,5 0,5 2,31 10,5 4,9
850 1 1 2,31 19 6,9
850 2 2 2,32 30,1 10
La tabla 28 representa los datos obtenidos al desarrollar el protocolo de
pruebas con 200 bar de presión, teniendo como resultado el incremento de
caudal de inyección y caudal de retorno directamente proporcional al tiempo
de inyección y número de strk, es decir que la cantidad inyectada en el cilindro
depende necesariamente de estos parámetros.
Además se observa que el tiempo de inyección es igual al tiempo de
disparo, esto debido al modo de activación de un inyector piezoeléctrico.
El tiempo de retención se mantiene para esta presión de trabajo ya que no
depende de los parámetros variados en el banco de pruebas, el tiempo es
2.31 ms ± 0.01 ms, tiempo que tarda el elemento piezoeléctrico en volver a su

90
estado inicial que también se lo puede denominar tiempo de retención-
descarga.
Tabla 29
STRK
Tiempo de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,3 161 148 1,651
300 1 18,5 163 153 3,303
300 2 18,4 162 150 6,605
600 0,5 18,3 161 148 1,651
600 1 18,5 163 153 3,303
600 2 18,4 162 150 6,605
850 0,5 18,3 161 148 1,651
850 1 18,5 163 153 3,303
850 2 18,4 162 150 6,605
Los resultados presentados en la tabla 29 muestran el aumento de grados
de activación conforme se incrementa el tiempo de inyección, se obtuvo el
valor de 1,651° al emplear el tiempo de 0,5 ms y el ángulo máximo de 6,605°
al trabajar con el tiempo máximo permitido por el banco de 2ms.
La corriente de activación presentó el valor máximo de 18,5 A y el mínimo
de 18,3A.
El voltaje máximo necesario para activar el inyector es 162 v ± 1 (v) y el
voltaje promedio de retención descarga es 150,33 v necesario para mantener
el inyector abierto durante la etapa de disparo.

91
Figura 112 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 200 bar.
La figura 112 muestra que al aumentar el tiempo de inyección y número de
strk en el banco de pruebas, el volumen de caudal de inyección y retorno se
incrementan, como resultado para condiciones mínimas 2 mm3 y 0 mm3 de
caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear el tiempo de 0,5
ms.
Se estableció una condición máxima de 850 strk y el tiempo de 2ms se
obtuvo 30,1 mm3 y 10 mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente,
además se verificó una relación de 3 a 1 para dicha condición de trabajo.
0
5
10
15
20
25
30
35
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 2 6,5 10,4 6,1 12 20,1 10,5 19 30,1
Caudal de retorno mm3 0 1,8 3,3 2,1 3,5 6 4,9 6,9 10
Caudal(mm3)
(Caudal de inyección/Caudal de retorno) a 200 bar
Caudal de inyección mm3 Caudal de retorno mm3

92
Tabla 30
STRK
Tiempo de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo de
retención
Caudal de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 2,31 7,2 0,5
300 1 1 2,31 14 2,2
300 2 2 2,32 23 4
600 0,5 0,5 2,31 16 4,4
600 1 1 2,31 29 6,7
600 2 2 2,32 43,6 8
850 0,5 0,5 2,31 26,2 7,2
850 1 1 2,31 40 8,2
850 2 2 2,32 63,6 11,5
La tabla 30 con 400 bar de presión, teniendo el incremento de caudal de
inyección y caudal de retorno directamente proporcional al tiempo de
inyección y número de strk, es decir que la cantidad inyectada en el cilindro
El tiempo de retención se mantuvo para esta presión de trabajo ya que no
depende de los parámetros variados en el banco de pruebas, teniendo el
tiempo de 2.31 ms ± 0.01 ms, tiempo que tarda el elemento piezoeléctrico en
volver a su estado inicial que también se lo puede denominar tiempo de
retención-descarga.

93
Tabla 31
STRK
Tiempo de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,3 161 148 1,651
300 1 18,5 163 153 3,303
300 2 18,4 162 150 6,605
600 0,5 18,3 161 148 1,651
600 1 18,5 163 153 3,303
600 2 18,4 162 150 6,605
850 0,5 18,3 161 148 1,651
850 1 18,5 163 153 3,303
850 2 18,4 162 150 6,605
de activación conforme se incrementa el tiempo de inyección, obteniendo un
valor de 1,651° al emplear un tiempo de 0,5 ms y un ángulo máximo de 6,605°
de 18,3A.
El voltaje máximo necesario para activar el inyector es de 162 v ± 1 (v) y el
voltaje promedio de retención descarga es 150,33 v voltaje necesario para
mantener el inyector abierto durante la etapa de disparo.

94
Figura 113 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 400 bar
incrementa, dando como resultado para condiciones mínimas 7,2 mm3 y 0,5
mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear el tiempo
de 0,5 ms.
De la misma manera al establecer una condición máxima de 850 strk y el
tiempo de 2ms se obtiene 63,6 mm3 y 11,5 mm3 de caudal de inyección y
retorno respectivamente.
0
10
20
30
40
50
60
70
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 7,2 14 23 16 29 43,6 26,2 40 63,6
Caudal de retorno mm3 0,5 2,2 4 4,4 6,7 8 7,2 8,2 11,5
Caudal(mm3)

95
Tabla 32
STRK
Tiempo de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo de
retención
Caudal de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 2,31 11 1,2
300 1 1 2,31 17 2,7
300 2 2 2,32 31 4,9
600 0,5 0,5 2,31 21,8 4,8
600 1 1 2,31 33,2 8,2
600 2 2 2,32 61,3 10,6
850 0,5 0,5 2,31 33 8,2
850 1 1 2,31 48 10,3
850 2 2 2,32 87,2 15,2
pruebas con 550 bar de presión, teniendo como resultado un incremento de
depende de los parámetros variados en el banco de pruebas, teniendo como
resultado el tiempo de 2.31 ms ± 0.01 ms, tiempo que tarda el elemento
piezoeléctrico en volver a su estado inicial que también se lo puede denominar
tiempo de retención-descarga.

96
Tabla 33
STRK
Tiempo de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados
de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,3 161 148 1,651
300 1 18,5 163 153 3,303
300 2 18,4 162 150 6,605
600 0,5 18,3 161 148 1,651
600 1 18,5 163 153 3,303
600 2 18,4 162 150 6,605
850 0,5 18,3 161 148 1,651
850 1 18,5 163 153 3,303
850 2 18,4 162 150 6,605
de activación conforme se incrementa el tiempo de inyección, obteniendo el
de 18,3A.

97
Figura 114 Caudal de inyección y retorno obtenidos a 550 bar
incrementan, dando como resultado para condiciones mínimas 11 mm3 y 1,2
mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear un tiempo
de 0,5 ms.
De la misma manera al establecer una condición máxima de 850 strk y un
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 11 17 31 21,8 33,2 61,3 33 48 87,2
Caudal de retorno mm3 1,2 2,7 4,9 4,8 8,2 10,6 8,2 10,3 15,2
caudal(mm3)

98
4.6.4 Tiempo de inyección, tiempo de disparo, tiempo de retención
Figura 115 Tiempo de inyección disparo y retención a 200,400 y 550 bar
La figura 115 muestra el comportamiento del inyector en función del tiempo,
mediante esta grafica se comprueba que el tiempo de inyección especificado
en el panel del banco de pruebas es igual al tiempo de disparo, una vez que
el inyector termina con la etapa de pulverización, necesita un tiempo de
descarga para que el elemento piezoeléctrico vuelva a su estado inicial
cerrando así el inyector, por lo que se requiere de 2,31 ms ± 0,01 ms para que
este proceso ocurra.
Estos resultados comparten las tres presiones de trabajo (200,400 y 550)
bar ya que no dependen del número de strk y tiempo de inyección.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Tiempo de inyección ms 0,5 1 2 0,5 1 2 0,5 1 2
Tiempo de disparo ms 0,5 1 2 0,5 1 2 0,5 1 2
Tiempo de retención ms 2,31 2,31 2,32 2,31 2,31 2,32 2,31 2,31 2,32
Tiempo(ms)
Tiempo de inyección/tiempo de disparo/tiempo de
retención a (200,400,550) bar de presion de trabajo
Tiempo de inyección ms Tiempo de disparo ms Tiempo de retención ms

99
4.6.5 Voltaje de activación y descarga
Figura 116 Voltaje de activación y descarga a 200,400 y550 bar
La figura 116 muestra el voltaje máximo que requiere el inyector para dilatar
el elemento piezoeléctrico conocido como voltaje de activación, se obtuvo un
voltaje máximo de 162 voltios ± 1v el voltaje de retención promedio de 150,33
v el cual permite que el inyector permanezca abierto durante la fase de
pulverización.
Estas condiciones se mantienen durante todas las pruebas, no dependen
la presión y número de strk.
140
145
150
155
160
165
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Voltaje de activación (V) 161 163 162 161 163 162 161 163 162
Voltaje de retención-descarga
(V)
148 153 150 148 153 150 148 153 150
Voltaje(v)
Voltaje de activación/Voltaje de descarga a
(200,400,550) bar de presion de trabajo
Voltaje de activación (V) Voltaje de retención-descarga (V)

100
4.6.6 Análisis global de caudal de inyección
Tabla 34
Caudal de inyección obtenidos del inyector piezoeléctrico (Land Rover
Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y tiempo de
activación.
200 bar 400 bar 550 bar
Número de strk
Tiempo
de
inyección
Caudal de Inyección
ms (mm3) (mm3) (mm3)
300 0,5 2 7,2 11
300 1 6,5 14 17
300 2 10,4 23 31
600 0,5 6,1 16 21,8
600 1 12 29 33,2
600 2 20,1 43,6 61,3
850 0,5 10,5 26,2 33
850 1 19 40 48
850 2 30,1 63,6 87,2
La tabla 34 muestra el incremento progresivo del volumen de inyección en
función del número de strk y tiempo de inyección ya que de dichos parámetros
depende la cantidad de viscor depositado en las probetas de medición, estos
resultados se los muestra tabulados para las diferentes presiones (200, 400,
550) bar establecida en el protocolo antes mencionado.

101
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el número de
strk y tiempo de activación.
La grafica 117 muestra el incremento de volumen de inyección (mm3), se
las analiza de izquierda a derecha, cada color representa una presión de
trabajo y dependen del número de strk y tiempo de inyección, considerando
siempre un aumento paulatino.

102
4.6.7 Análisis global de caudal de retorno
Tabla 35
Caudal de retorno obtenidos del inyector piezoeléctrico (Land Rover
Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y tiempo de
activación.
200 bar 400 bar 550 bar
Número de strk
Tiempo
de
inyección
Caudal de retorno
300 0,5 0 0,5 1,2
300 1 1,8 2,2 2,7
300 2 3,3 4 4,9
600 0,5 2,1 4,4 4,8
600 1 3,5 6,7 8,2
600 2 6 8 10,6
850 0,5 4,9 7,2 8,2
850 1 6,9 8,2 10,3
850 2 10 11,5 15,2
La tabla 35 muestra el incremento progresivo del volumen de retorno en
función del número de strk y tiempo de inyección ya que de estos parámetros
550) bar establecida en los protocolos antes mencionados.

103
(Land Rover Freelander) a 200, 400 y 550 bar variando el número de
strk y tiempo de activación.
La grafica 118 muestra el incremento de volumen de retorno (mm3), se las
analiza de izquierda a derecha, cada color representa una presión de trabajo
y dependen del número de strk y tiempo de inyección los resultados
reflejados, considerando siempre un aumento paulatino.
4.7 Inyector piezoeléctrico Bosch 0445116034
El inyector piezoeléctrico Bosch “0445116034” es empleado en el
automotor Volkswagen Amarok 2.0 de tracción 4x2 con una configuración de
4 cilindros en línea, diseñado para el sistema de riel común y cumple con la
norma europea EURO 5 de emisiones contaminantes.
0
5
10
15
20
0,5 ms 1 ms 2 ms 0,5 ms 1 ms 2 ms 0,5 ms 1 ms 2 ms
300 strk 300 strk 300 strk 600 strk 600 strk 600 strk 850 strk 850 strk 850 strk
Caudal(mm3)
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de retorno (mm3) a 200 bar 0 1,8 3,3 2,1 3,5 6 4,9 6,9 10
Caudal de retorno (mm3) a 400 bar 0,5 2,2 4 4,4 6,7 8 7,2 8,2 11,5
Caudal de retorno (mm3) a 550 bar 1,2 2,7 4,9 4,8 8,2 10,6 8,2 10,3 15,2
Caudal de retorno a (200,400,550) bar/Numero de
strok/Tiempo de inyección

104
Tabla 36
Resultados obtenidos del inyector piezoeléctrico (Volkswagen Amarok)
a 200 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo
de
retención
Caudal
de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 1,81 0 0
300 1 1 1,8 4 0,2
300 2 2 1,81 7 2
600 0,5 0,5 1,81 0,5 0,8
600 1 1 1,8 4,1 1,1
600 2 2 1,81 13,5 4
850 0,5 0,5 1,81 2,8 2,8
850 1 1 1,8 9,4 4,1
850 2 2 1,81 21 7

105
Tabla 37
a 200 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados
de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,2 157 144 1,651
300 1 18,2 157 146 3,303
300 2 18,3 158 147 6,605
600 0,5 18,2 157 144 1,651
600 1 18,2 157 146 3,303
600 2 18,3 158 147 6,605
850 0,5 18,2 157 144 1,651
850 1 18,2 157 146 3,303
850 2 18,3 158 147 6,605
de 18,2A.

106
incrementan, dando como resultado para condiciones mínimas de 300 strk 0
mm3 y 0 mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear el
tiempo de 0,5 ms.
De la misma manera al establecer una condición máxima de 850 strk y el
tiempo de 2ms se obtiene 21 mm3 y 7 mm3 de caudal de inyección y retorno
respectivamente verificando una relación de 3 a 1 para esta condición de
trabajo.
0
5
10
15
20
25
0,5
ms
1 ms 2 ms 0,5
ms
1 ms 2 ms 0,5
ms
1 ms 2 ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 0 4 7 0,5 4,1 13,5 2,8 9,4 21
Caudal de retorno mm3 0 0,2 2 0,8 1,1 4 2,8 4,1 7
Caudalmm3

107
Tabla 38
a 400 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo
de
retención
Caudal
de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 1,81 6 0
300 1 1 1,8 12,2 1
300 2 2 1,81 22 3
600 0,5 0,5 1,81 12,5 2,5
600 1 1 1,8 22,6 4
600 2 2 1,81 41,2 5,9
850 0,5 0,5 1,81 19,3 4,6
850 1 1 1,8 30,4 4,1
850 2 2 1,81 59,2 8,2

108
Tabla 39
a 400 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados
de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,2 157 144 1,651
300 1 18,2 157 146 3,303
300 2 18,3 158 147 6,605
600 0,5 18,2 157 144 1,651
600 1 18,2 157 146 3,303
600 2 18,3 158 147 6,605
850 0,5 18,2 157 144 1,651
850 1 18,2 157 146 3,303
850 2 18,3 158 147 6,605
de 18,2A.

109
incrementan, dando como resultado para condiciones mínimas de 300 strk 6
mm3 y 0 mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear un
tiempo de 0,5 ms.
0
10
20
30
40
50
60
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 6 12,2 22 12,5 22,6 41,2 19,3 30,4 59,2
Caudal de retorno mm3 0 1 3 2,5 4 5,9 4,6 4,1 8,2
Caudalmm3

110
Tabla 40
a 550 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Tiempo
de
disparo
Tiempo
de
retención
Caudal
de
inyección
Caudal
de
retorno
ms ms ms mm3 mm3
300 0,5 0,5 1,81 7,8 0
300 1 1 1,8 11,9 1
300 2 2 1,81 31 4
600 0,5 0,5 1,81 15 2,2
600 1 1 1,8 28,9 4,8
600 2 2 1,81 61,2 8,3
850 0,5 0,5 1,81 23,8 5
850 1 1 1,8 38,9 5,4
850 2 2 1,81 88,4 12,1

111
Tabla 41
a 550 bar.
STRK
Tiempo
de
inyección
Corriente
de
activación
Voltaje de
activación
Voltaje de
retención-
descarga
Grados
de
activación
ms A V V °
300 0,5 18,2 157 144 1,651
300 1 18,2 157 146 3,303
300 2 18,3 158 147 6,605
600 0,5 18,2 157 144 1,651
600 1 18,2 157 146 3,303
600 2 18,3 158 147 6,605
850 0,5 18,2 157 144 1,651
850 1 18,2 157 146 3,303
850 2 18,3 158 147 6,605
La corriente de activación presentó una ligera variación, reflejando el valor
máximo de 18,3 A y el mínimo de 18,2A.

112
incrementan, dando como resultado para condiciones mínimas de 300 strk 7,8
mm3 y 0 mm3 de caudal de inyección y retorno respectivamente al emplear un
tiempo de 0,5 ms.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de inyección mm3 7,8 11,9 31 15 28,9 61,2 23,8 38,9 88,4
Caudal de retorno mm3 0 1 4 2,2 4,8 8,3 5 5,4 12,1
Caudalmm3

113
4.7.4 Tiempo de inyección, tiempo de disparo, tiempo de retención
Figura 122 Tiempo de inyección disparo y retención a 200,400 y 550 bar
La figura 122 muestra el comportamiento del inyector en función del tiempo,
mediante esta grafica se comprueba que el tiempo de inyección especificado
en el panel del banco de pruebas es igual al tiempo de disparo, una vez que
el inyector termina con la etapa de pulverización, necesita un tiempo de
descarga para que el elemento piezoeléctrico vuelva a su estado inicial
cerrando así el inyector, por lo que se requiere de 1,81 ms ± 0,01 ms para que
este proceso ocurra.
Estos resultados comparten las tres presiones de trabajo (200,400 y 550)
bar ya que no dependen del número de strk y tiempo de inyección.
0
0,5
1
1,5
2
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Tiempo de inyección ms 0,5 1 2 0,5 1 2 0,5 1 2
Tiempo de disparo ms 0,5 1 2 0,5 1 2 0,5 1 2
Tiempo de retención ms 1,81 1,8 1,81 1,81 1,8 1,81 1,81 1,8 1,81
Tiempo(ms)
Tiempo de inyección/Tiempo de disparo/Tiempo de
retención a (200,400,550) bar
Tiempo de inyección ms Tiempo de disparo ms Tiempo de retención ms

114
4.7.5 Voltaje de activación y descarga
Figura 123 Voltaje de activación y descarga a 200,400 y550 bar
La figura 123 muestra el voltaje máximo que requiere el inyector para dilatar
el elemento piezoeléctrico conocido como voltaje de activación, se obtuvo el
voltaje máximo de 158 voltios ± 1v y el voltaje de retención promedio de
145,67 v el cual permite que el inyector permanezca abierto durante la fase
de pulverización.
Estas condiciones se mantienen durante todas las pruebas, no dependen
la presión y número de strk.
135
140
145
150
155
160
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
0,5
ms
1
ms
2
ms
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Voltaje de activación V 157 157 158 157 157 158 157 157 158
Voltaje de retención-descarga V 144 146 147 144 146 147 144 146 147
Voltaje(v)
Voltaje de activación/Voltaje de descarga a
(200,400,550) bar de presion de trabajo
Voltaje de activación V Voltaje de retención-descarga V

115
4.7.5 Análisis global del caudal de inyección
Tabla 42
Caudal de inyección obtenidos del inyector piezoeléctrico (Volkswagen
Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y tiempo de
activación.
200 bar 400 bar 550 bar
Numero de strk
Tiempo
de
inyección
Caudal de Inyección
300 0,5 0 6 7,8
300 1 4 12,2 11,9
300 2 7 22 31
600 0,5 0,5 12,5 15
600 1 4,1 22,6 28,9
600 2 13,5 41,2 61,2
850 0,5 2,8 19,3 23,8
850 1 9,4 30,4 38,9
850 2 21 59,2 88,4
La tabla 42 muestra el incremento progresivo del volumen de inyección en
550) bar establecida en los protocolos antes mencionados

116
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y
tiempo de activación.
La grafica 124 muestra el incremento de volumen de inyección (mm3), se
las analiza de izquierda a derecha, cada color representa una presión de
trabajo y dependen del número de strk y tiempo de inyección, considerando
siempre un aumento paulatino.

117
4.7.6 Análisis global del caudal de retorno.
Tabla 43
Caudal de retorno obtenidos del inyector piezoeléctrico (Volkswagen
Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y tiempo de
activación.
Presión 200 bar 400 bar 550 bar
Numero de strk
Tiempo
de
inyección
Caudal de retorno
strk ms (mm3) (mm3) (mm3)
300 0,5 0 0 0
300 1 0,2 1 1
300 2 2 3 4
600 0,5 0,8 2,5 2,2
600 1 1,1 4 4,8
600 2 4 5,9 8,3
850 0,5 2,8 4,6 5
850 1 4,1 4,1 5,4
850 2 7 8,2 12,1
La tabla 43 muestra el incremento progresivo del volumen de retorno en
550) bar establecida en los protocolos antes mencionados.
Además se visualiza que trabajando con el tiempo de inyección de 0,5 ms,
una presión mínima de trabajo y reducidos número de strk el caudal de retorno
recolectado es inapreciable.

118
(Volkswagen Amarok) a 200, 400 y 550 bar variando el número de strk y
tiempo de activación.
La grafica 125 muestra el incremento de volumen de retorno (mm3), se las
analiza de izquierda a derecha, cada color representa una presión de trabajo
y dependen del número de strk y tiempo de inyección los resultados
reflejados, considerando siempre un aumento paulatino.
Figura 126 Oscilograma de voltaje del inyector piezoeléctrico
El oscilograma de voltaje del inyector piezoeléctrico cuenta con una serie
de parámetros que se especifica de la siguiente manera:
0
2
4
6
8
10
12
14
300 strk 300 strk 300 strk 600 strk 600 strk 600 strk 850 strk 850 strk 850 strk
Caudal(mm3)
300
strk
300
strk
300
strk
600
strk
600
strk
600
strk
850
strk
850
strk
850
strk
Caudal de retorno (mm3) a 200 bar 0 0,2 2 0,8 1,1 4 2,8 4,1 7
Caudal de retorno (mm3) a 400 bar 0 1 3 2,5 4 5,9 4,6 4,1 8,2
Caudal de retorno (mm3) a 550 bar 0 1 4 2,2 4,8 8,3 5 5,4 12,1
Caudal de retorno a (200,400,550) bar/Numero de
strok/Tiempo de inyección

119
(A) Es el voltaje de activación del inyector piezoeléctrico. Se debe multiplicar
por diez debido a la escala de las puntas de osciloscopio.
(B) Representa el tiempo de disparo y es igual al tiempo de inyección por
tratarse de un inyector piezoeléctrico
(C) Simboliza el tiempo de retención-descarga
(D) Es el voltaje de retención-descarga. Se debe multiplicar por diez debido a
la escala de las puntas de osciloscopio.
Figura 127 Oscilograma de corriente del inyector piezoeléctrico
El oscilograma de corriente del inyector piezoeléctrico cuenta con una serie
de parámetros que se especifica de la siguiente manera:
(A) Es la corriente de activación del inyector piezoeléctrico
(B) Representa la corriente de activación del oscilograma, este valor se lo
transforma de acuerdo a la escala elegida en el protocolo de pruebas 100
mv/A para poder tenerla en unidades de corriente.
Tanto el oscilograma de voltaje como el de corriente en un inyector
piezoeléctrico comparten los mismos parámetros, teniendo como única
diferencia el tiempo de inyección o disparo que serán apreciables en los
resultados posteriores.

120
4.9 Oscilogramas de voltaje y corriente del inyector piezoeléctrico Land
Rover Freelander 0445115042
La calibración para el oscilograma de voltaje se la especificó: el tiempo de
500us en el eje de las “x” o abscisas y el voltaje de 5V en el eje de las “y” u
ordenadas. Estos parámetros en todas las pruebas de voltaje.
La calibración para el oscilograma de corriente se la especificó: el tiempo
de 200us y 500 us en el eje de las “x” o abscisas y el voltaje de 500 mV en el
eje de las “y” u ordenadas de corriente. Estos parámetros en todas las
pruebas de corriente respectivamente.
Freelander 0445115042 con un tiempo de inyección de 0,5 ms.
Figura 128 Oscilograma de voltaje para un tiempo de inyección de 0,5
ms
En la figura 128 el valor del voltaje de activación en el oscilograma es de
161 V y que no varía al cambiar los parámetros de presión del banco de
pruebas, pulsos de inyección.
El tiempo de disparo es de 501 us lo que concuerda con los análisis
anteriores; es decir, es igual al tiempo de inyección en este caso de 0,5 ms.

121
ms
En la figura 129 el valor del tiempo de retención-descarga es de 2,31 ms.
ms
En la figura 130 el valor del voltaje de retención-descarga es de 148 V.

122
0,5 ms
En la figura 131 se obtuvo el voltaje de activación de 1,83 V que al
transformarlo con la escala el valor de la corriente de activación es de 18,3 A.
inyección de 0,5 ms
En la figura 132 se visualiza la activación simultánea del oscilograma de
voltaje y de corriente. El pico de voltaje de activación entre las dos señales se
aproxima. Al terminar el tiempo de disparo descienden en la zona de
retención-descarga y finalmente terminar la inyección manteniéndose las
señales.

123
Figura 133 Oscilograma de voltaje para un tiempo de inyección de 1 ms
El tiempo de disparo es más prolongado es de 1 ms lo que concuerda con
los análisis anteriores; es decir, es igual al tiempo de inyección en este caso
de 1 ms.

124
Figura 136 Oscilograma de corriente para un tiempo de inyección de 1
ms
En la figura 136 se obtiene un voltaje de activación de 1,85 V que al
transformarlo con la escala el valor de la corriente de activación es de 18,5 A
y una zona de disparo más prolongada.

125
inyección de 1 ms
señales. En la zona de disparo existe una prolongación de ambas ondas.

126
de 2 ms.

127
ms
inyección de 2 ms

128
Volkswagen Amarok 0445116034
La calibración para el oscilograma de voltaje se la especificó: el tiempo de
500us en el eje de las “x” o abscisas y el voltaje de 5V en el eje de las “y” u
ordenadas. Estos parámetros en todas las pruebas de voltaje.
La calibración para el oscilograma de corriente se la especificó: el tiempo
de 200us y 500 us en el eje de las “x” o abscisas y el voltaje de 500 mV en el
eje de las “y” u ordenadas de corriente. Estos parámetros en todas las
pruebas de corriente respectivamente.
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 0,5 ms.
ms
El tiempo de disparo es de 501 us lo que concuerda con los análisis
anteriores; es decir, es igual al tiempo de inyección en este caso de 0,5 ms.

129
ms
ms

130
0,5 ms
transformarlo con la escala el valor de la corriente de activación es de 18,3 A.
inyección de 0,5 ms
señales.

131
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 1 ms.
de 1 ms.

132
ms

133
inyección de 1 ms
Amarok 0445116034 con un tiempo de inyección de 2 ms.

134
de 2 ms.

135
ms
inyección de 2 ms
señales. En la zona de disparo existe una prolongación de ambas onda.

136
CAPÍTULO V
5. MARCO ADMINISTRATIVO
5.1 Recursos
La investigación se la realizó con un diferente número de aportes que
permitieron cumplir las metas propuestas y todos los objetivos de la misma.
Se va a dar a conocer todos los recursos necesarios y que ayudaron a la
optimización del desarrollo de la investigación.
5.2 Recursos humanos
Las ideas que se necesitaron para poder encaminar la investigación fueron
el aporte principal para alcanzar con los objetivos y metas del proyecto. La
investigación “INVESTIGACIÓN DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y
FREELANDER II 2.2” fue guiada por docentes y señores estudiantes:
Tabla 44
Recursos humanos
Recursos Humanos
Ing. Germán Erazo Director
Ing. José Quiroz Docente
Hjalmar Bustillos
Investigadores
Fabián Simbaña
5.3 Recursos Físicos
Para la eficiencia de la investigación dependiendo de las actividades a
realizar, los sitios adecuados permitieron un mejor análisis y el seguimiento
concreto de la misma, con la finalidad de obtener factores acorde al proyecto.

137
Tabla 45
Recursos físicos
Recursos Físicos
Pruebas pertinentes de laboratorio
Laboratorio de Autotrónica
Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE-Guillermo
Rodríguez Lara
Preparación y desarrollo teórico Domicilio de los investigadores
5.4 Recursos materiales
Los materiales técnicos como equipos, instrumentos permiten llevar a cabo
cada una de las pruebas de una manera específica de acuerdo a lo planteado
en la investigación, además de materiales técnicos teóricos que ayudaron en
la parte metodológica. Dentro de estos componentes prácticos- teóricos:
Tabla 46
Recursos materiales
Recursos materiales
Técnicos (Pruebas de laboratorio)
Compresor de aire de 4 HP
Pinza amperimétrica
Batería 9V
Osciloscopio Hantek 1008c
Herramientas automotrices
Equipos de protección personal
Adhesivos
Calibrador pie de rey
Taipe
Papel milimetrado
Cables de conexión
Técnicos teóricos(desarrollo )
Cuaderno de apuntes
Calculadora

138
Libros
Suministros Productos de limpieza
5.5 Recursos tecnológicos
Las pruebas de laboratorio se las realizó con equipos, instrumentos de una
manera específica de acuerdo a lo planteado en la investigación, además de
materiales técnicos teóricos que ayudaron en la parte metodológica. Dentro
de estos componentes prácticos- teóricos:
Tabla 47
Recursos tecnológicos
Recursos tecnológicos
Técnicos (Pruebas de laboratorio)
Compresor de aire de 4 HP
Banco de pruebas VNP 3500
Pinza amperimétrica
Computador
Osciloscopio Hantek 1008c
Herramientas automotrices
Calibrador pie de rey
Cables de conexión
Técnicos teóricos(Desarrollo )
Impresora
Calculadora
Internet
Bases digitales
5.6 Recursos financieros
Los recursos financieros son los recursos que directa o indirectamente se
utilizaron para la ejecución de la investigación. Una investigación de calidad
como la que se realizó constituyen rubros económicos que son asumidos por
parte de los integrantes de la investigación.

139
Tabla 48
Recursos financieros
Ord. Detalle Cantidad Valor
unitario
Valor
Total
1 Impresiones 1000 0.15 $150
2 Fotocopias 1000 0.02 $20
3 Inyector piezoeléctrico
Bosch CRDI 0445116034
1 480 $480
4 Inyector piezoeléctrico
Bosch CRDI 0445115042
1 500 $500
5 Pruebas de Laboratorio 3 250 $750
6 Traslado para pruebas 2 350 $700
7 Socket Inyectores 2 30 $60
8 Otros (Cd´s, movilización,
etc.)
8% del Total $213
TOTAL $2.873
5.7 Análisis del costo del proyecto
La ejecución de la investigación tuvo como finalidad analizar el
comportamiento mecánico y electrónico de los inyectores piezoeléctricos de
los vehículos Land Rover Freelander y Volkswagen Amarok, de tal manera
que la adquisición y el precio de los mismos es elevado.
Para los parámetros que se consideraron y las pruebas realizadas en los
inyectores se utilizaron equipos especializados es por ellos las pruebas de
laboratorio.
El presupuesto de la investigación realizada es relativo por lo que puede
variar dependiendo del tipo de inyector a utilizar así como también con el
pasar del tiempo las pruebas de laboratorio pueden variar el costo.
5.8 Análisis costo-beneficio

140
El costo que implicó la investigación se lo relacionó con la viabilidad que
tendría el mismo dentro de la universidad.
La investigación posee una variedad de pruebas por lo que la calidad
técnica-teórica de la misma implicó la utilización de equipos especializados
de alta gama en función de la precisión, medición correcta que presenten
estas al realizar las pruebas.
La información que se obtuvo en la investigación permitió desarrollar el
protocolo de pruebas con parámetros óptimos estableciendo así el
desempeño y comportamiento mecánico y electrónico de los inyectores
piezoeléctricos Bosch del sistema de inyección CRDI (Common rail diesel
injection) de los vehículos Volkswagen Amarok 2.0 y Land Rover Freelander
II 2.2
Se desarrolló y aportó con información académica como fuente de consulta
para posteriores investigaciones, sin perder de vista los objetivos de
investigación e innovación continua que posee la universidad.

142
CONCLUSIONES
 Se investigó el comportamiento mecánico y electrónico de los
inyectores piezoeléctricos de series 0445116034 y 0445115042 de la
marca Bosch del sistema de inyección CRDI (Common rail diésel
injection).
 Se recopiló información en bases digitales como ResearchGate,
Science Direct, DieselNet, SAGE Publications, Google Académico las
cuales sirvieron de guía para desarrollar la presente investigación.
 Se realizó las pruebas mecánicas siguiendo el protocolo establecido
en el banco tester VNP v-3500 bajo parámetros de variación
disponibles en el mismo tales como presión de trabajo, tiempo de
inyección pulsos de inyección o strk.
 Se realizó las pruebas eléctricas en los inyectores objeto de estudio
con el uso de equipos específicos para este tipo de pruebas tales
como: Osciloscopio Hantek, pinza amperimétrica, multímetro
automotriz, puntas de osciloscopio.
 Se determinó los parámetros ideales de funcionamiento de los
inyectores piezoeléctricos mediante las pruebas realizadas,
obteniendo valores reales de caudal de entrega y retorno, tiempos de
inyección, tiempo de retención, tiempo de descarga, voltaje y corriente
de activación, voltaje de descarga y ángulos de pulverización,
conseguidos bajo ciertos parámetros de operación del banco VNP V-
3500.
 Se analizó que los resultados obtenidos son completamente diferentes
de un inyector respecto al otro, variando completamente caudal de
entrega y retorno, tiempos de inyección, tiempo de retención, tiempo
de descarga, voltaje y corriente de activación, voltaje de descarga y
ángulos de pulverización, se observó que únicamente los valores de
caudal de inyección y retorno se asemejan conforme se aumenta la
presión de trabajo. Esto se debe a que cada inyector está destinado
para un motor con cierta cilindrada y al tipo de trabajo que el vehículo
está diseñado.

143
 Se comprobó mediante el análisis de resultados que en las pruebas de
caudal de inyección y de retorno con parámetros de 200 bar de presión,
850 strk y 2 ms de tiempo de inyección, existe una relación
inyección/retorno de 3:1 para los dos inyectores piezoeléctricos.
 Se determinó que al emplear las condiciones de 550 bar de presión,
300 strk y 2ms de tiempo de inyección los resultados de caudal de
inyección y retorno se asemejan en los dos inyectores, dando como
resultado 31 mm3 _ 4,9 mm3 en el inyector Land Rover Freelander y 31
mm3 _ 4 mm3 en el inyector Volkswagen Amarok.
 Se verifico que los inyectores al carecer de bobina no poseen un valor
especifico de resistencia, por lo tanto al usar el modo uno del banco
tester VNP v-3500 la pantalla refleja un valor superior a 18 que
representa a los inyectores piezoeléctricos.
 Se determinó que al trabajar con el tiempo de inyección de 0.5 ms y
presión de 200 bar, valores relativamente mínimos, el patrón de
pulverización es muy reducido, de ser la presión inferior ya no existe
pulverización y el derrame producido por el inyector es laminar, ya que
la apertura del inyector oscila entre 150 y 250 bar.
 Se estableció que el voltaje de activación para el inyector 0445115042
es de 162 voltios ± 1v y este valor se mantuvo constante durante todas
las pruebas sin ser afectado por la presión de inyección, numero de
strk o tiempo de inyección.
 Se determinó un caudal entregado por el inyector 0445115042 de 87.2
mm3 al establecer las condiciones máximas de 2ms de tiempo de
activación, 550 bar de presión de inyección y 850 strk.
 Se visualizó un caudal de retorno por el inyector 0445115042 de 15.2
 Se estableció que el voltaje de activación para el inyector 0445116034
es de 158 voltios ± 1v y este valor se mantuvo constante durante todas
las pruebas sin ser afectado por la presión de inyección, numero de
strk o tiempo de inyección.

144
 Se determinó un caudal entregado por el inyector 0445116034 de 88.4
 Se visualizó un caudal de retorno por el inyector 0445116034 de 12.1
 Se determinó que el grado de activación en ambos inyectores es
directamente proporcional al tiempo de inyección.

145
RECOMENDACIONES
 Colocar el selector de inyectores tanto piezoeléctrico o inductivos de
manera correcta ya que pueden ocasionar daños irreparables en el
banco tester VNP3500.
 Liberar la presión del banco antes del desmontaje de los inyectores.
 No encender el banco de pruebas cuando no se ha finalizado el
montaje de los inyectores ya que podrían ocasionar daños severos.
 Los inyectores antes de empezar alguna prueba deben someterse a un
test de resistencia en nuestro caso al usar inyectores piezoeléctricos
nos refleja un valor de 18,1 o 18,9 que el banco lo analiza como valores
infinitos ya que los mismos nos poseen bobina.
 Drenar la trampa de agua y verificar el nivel de aceite que posee el
banco de pruebas.
 Verificar el nivel de viscor antes y después de realizar las pruebas para
evitar inconveniente durante su funcionamiento
 Evitar el ingreso de partículas a los inyectores o a las roscas del banco
de pruebas.
 Se recomienda la utilización de un compresor de mayor capacidad para
lograr la presión máxima de trabajo del banco VNP V-3500.

146
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