MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACASISTEMA DE INYECCIN ELECTRNICA COMMON
RAILCommon Rail, significa Tubo Comn, cuyo concepto es un
tuboacumulador de combustible a alta presin, comn para todos
losinyectores.El sistema COMMON RAIL o riel comn suministra el
combustible a altapresin en inyeccin directa en la cmara de
combustin de la siguienteforma:La presin reinante proviene de la
bomba de suministro previo, ubicadaen el tanque de combustible, la
cual enva dicha presin ala bomba dealta presin situada en el mismo
lugar donde antes se incorporaba labomba de inyeccin convencional.
Esta bomba de alta presin genera unpromedio de hasta 1400bar. De
presin en el sistema de alimentacin decombustible. Esta presin es
acumulada en el rail de un tubo forjado parasu distribucin a cada
uno de los cilindros del motar a travs de
loselectroinyectores.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.1MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACACOMPONENTES DEL SISTEMA COMMON
RAIL1.2.3.4.5.6.7.8.9.Sensor de rotacionesUnidad de control
electrnicoTubos de alta presinTubo RailInyectorSensor de presin y
temperatura del aireSensor de temperatura del lquido
refrigeranteSensor de presin y temperatura combustibleBomba de alta
presin10. Sensor de fase del motor11. Sensor de altitud12. Sensor
de pedal del acelerador13. Vlvula reguladora de presinIngreso
2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.2MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACACIRCUITOS DEL SISTEMA DE COMMON
RAILPara el mejor estudio del sistema common rail el circuito se
divide en tres partesprincipales los cuales son:---Circuito de baja
presin.Circuito de alta presin.ircuito de retornoCOMPONENETES DEL
CIRCUITO DE BAJA PRESIONBOMBA DE COMBUSTIBLE BAJA PRESIONLa bomba
de combustible previo en el sistema common rail, es similar al
deinyeccin nafta, el mismo que esta incorporado en el tanque de
combustiblepara su mejor refrigeracin y presin
simultanea.FUNCIONAMIENTOLa unidad de control obtiene la primera
seal de la llave de ignicin y luego delsensor del rgimen, esta seal
es procesada y enva orden al relee de la bombaIngreso
2006-IICHIPANA CCORA HELBER R. Pg.3MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAde
combustible,para activar el sistema de baja presin
proporcionandocombustible (aprox. 6 a 7 bar.) al circuito de la
bomba de alta presin.La bomba esta compuestapor un filtro para
purificar el combustible, unaenvoltura de plstico en forma
cilndrica, una vlvula de alivio, un motor concampo magntico e
inducido, y una turbina de aspiracin de combustible.La presin
reinante en este sistema es constante durante la marcha del
motor.No obstante, esta presin debe mantenerse en el circuito
cuando el motor noesta operando, controlado por una vlvula de
retencin incorporada en la salidade la bomba.FILTRO DE
COMBUSTIBLEEl filtro de combustible es un componente importante en
el filtrado delcombustible del sistema de inyeccin, para poder
filtrar las impurezas quepueden causar daos a los componentes de la
bomba, a la vlvula de presin ya los inyectores.El combustible puede
contener agua en forma emulsionada o no, y cuando esaagua alcanza
el sistema de inyeccin, pueden ocurrir daos causados por
lacorrosin.El sistema de inyeccin Common Rail necesita un filtro de
combustible conelemento de papel filtrante y colector de agua. Se
debe drenar el agua aintervalos regulares.Ingreso 2006-IICHIPANA
CCORA HELBER R. Pg.4MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEn este mismo
elemento tambin se regula la presin del circuito de bajapresin para
tener una alimentacin con presin constante.CALENTADOR DE
COMBUSTIBLEEste es un accesorio para calentar combustible, que esta
conectado a laentrada de combustible del filtro, con esto se busca
una densidad constantedesde el momento de arranque del motor, este
calentador acta de la siguienteforma:----A una temperatura menor de
10 C se calienta todo el combustibleA una temperatura de 10C - 20C
solo la mitad de combustibleA una temperatura mayor de 20C nada de
combustible.Las cantidades de combustible que se va calentar es
controlado por unavlvula vi metlica que acta segn la temperatura
del combustible.COMPONENTES DEL CICUITO DE ALTA PRESIONBOMBA DE
ALTA PRESIONLa bomba de alta presin esta ubicada en el
compartimiento del motor,generalmente en el mismo lugar que se
instala la bomba de inyeccin rotativaconvencional.Esta bomba de
alta presin obtiene el combustible previo de baja presin yluego
comprime el combustible al common rail para la inyeccin y
suministrarun caudal suficiente para todos los regimenes del
motor.El rbol de accionamiento de la bomba de alta presin es
impulsado por elmotor a travs de acoplamiento tipo engranaje, el
mismo esta conectadomediante una correa dentada de distribucin que
gira a la mitad de larevoluciones del motor.Ingreso 2006-IICHIPANA
CCORA HELBER R. Pg.5MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEsta bomba se lubrica
y refrigera por el combustible. El mismo es impulsado porla bomba
de suministro previo a travs de una vlvula de seguridad hacia
elinterior de la bomba de alta presinCOMPONENTES DE LA BOMBA DE
ALTA PRESION 1. Bomba de alta presin 2. Bomba de combustibleIngreso
2006-IICHIPANA CCORA HELBER R. Pg.6MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACA3.
Vlvula reguladora de presin4. Eje de
accionamiento5.6.7.8.ExcntricaElemento bombeador c/ resorteConexin
de retornoConexin de alta presin9. Conexin de avance10. Regulador
de presin11. Carcasa12. Resorte de presin13. Buje
flotanteFUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE ALTA PRESIONAl descender el
embolo de la bomba, se abre la vlvula de admisin y succionael
combustible en la cmara del elemento como se observa en la carrera
deaspiracin.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.7MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEn la fase de punto muerto superior
del pistn se cierra la vlvula de admisin yel embolo en forma
conjunta.En la carrera de ascenso, el pistn comprime el combustible
en la cmara delelemento, en ese instante la presin en dicha cmara,
es igual que la presindel acumulador de alta presin, abriendo la
vlvula de salida e impulsando elcombustible hacia el rail en
carrera de impulsin.En el instante en que el punto muerto superior
cierra su vlvula de salida por lacada de presin, la bomba de alta
opera de acuerdo al rgimen del motor,manteniendo activo al
acumulador de alta presin rail para su distribucin decombustible
segn las ordenes de la unidad de control electrnico.ELECTROVALVULA
REGULADORA DE PRESIONLa electrovlvula reguladora de presin esta
incorporado en la bomba de altapresin.La vlvula reguladora de
presin se compone de un electro imn, un ncleo dehierro y una vlvula
de bola metlica.Un resorte empuja ala bola de la vlvula contra su
asiento en la entrada de altapresin en el electroimn.Este ltimo
ejerce una fuerza adicional hacia la vlvula de bola metlica atravs
de su ncleo.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.8MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAFUNCIONAMIENTOCuando la presin excede
el mximo de 1450 bar. en el tubo Rail, la vlvula deseguridad se
abre y el combustible excedente retorna para el depsito. Lavlvula
es un componente que trabaja mecnicamente y consiste de unacarcasa
con rosca externa para fijacin al tubo Rail, una unin al tubo
delretorno, un pistn mvil, una aguja y un resorte. El cuerpo tiene
un orificio deunin con el tubo Rail, que se cierra en la etapa de
sellado de la extremidadcnica del pistn. En la presin normal de
servicio hasta 1350 bar. un resortepresiona al pistn para la cara
de sellado de modo que el combustible en eltubo Rail permanece
cerrado. Solamente cuando se supera la presin mximadel sistema, el
pistn se abre para aliviar el exceso de presin, es decir, a
1450bar.Cuando la presin cae entre 1400 y 1350 bar. Dentro del
Common Rail, lavlvula se cierra, y mantiene la alta presin normal
en el sistema parainyeccin.BOMBA DE ALIMENTACION COMBUSTIBLELa
bomba de engranaje es unabomba con un funcionamientopuramente
mecnico.Labombaladealimentacindealtamantienebombapresin siempre
alimentada encualquier condicin.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER
R. Pg.9MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACALA bomba de engranaje est
directamente conectada bomba de alta presin oen el bloque del
motor.Ambas las bombas son accionadas por el eje.CONSTRUCCINLa
bomba alimentadora es formada por dos engranajes dentro de una
carcaza.Una de los engranajes es accionada por el eje del
motor.FUNCIONAMIENTOGirando los engranajes, el combustible es
succionado entre los lbulos yatraves de las cmaras es conducido
para el lado de generacin de presin.Entonces, penetra en la carcaza
de la bomba de alta presin.La construccin de los lbulos de los
engranajes evita el retorno decombustible.ACUMULADOR DE ALTA
PRESION COMMON RAILIngreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.10MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEl acumulador de presin, es un tubo
de hierro forjado en el cual el combustiblese encuentra almacenado
a una presin de asta 1400 bar., por lo tanto, sepuede utilizar en
cualquier momento en l fase de operacin e inyeccin directaal
motor.El combustible que enva la bomba de alta presin, accede por
una tubera alacumulador de alta presin.Para cada cilindro existe
una conexin al acumulador de alta presin, como semuestra en la foto
de un rail para 4 cilindros incorporado en los vehculos queutilizan
este sistema de alimentacin, a travs de esta conexin pasa
elcombustible por el distribuidor de caudal hacia los inyectores.El
rail lleva adems una conexin para el sensor de presin de
combustible enel acumulador.ELECTROINYECTOR DE COMBUSTIBLE COMMON
RAILIngreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.11MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEl inyector pulveriza el combustible
en la cmara de combustin en formadirecta a travs de pequeos
orificios, por un dimetro que se aproxima a 200micras, para la
atomizacin de combustible en la cmara de combustin.La unidad de
control suministra la dosificaron en forma de impulsos a
loselectroinyectores, en funcin de los siguientes sensores:Sensor
de posicin del pedal de acelerador, flujo de aire, temperatura de
aire,temperatura del refrigerante, presin baromtrica, sensor de
fase, rgimen delmotor, etc.Estos sensores modifican el estado del
motor segn su condicin, convirtiendoen seal analgica o digital.
Estas seales son procesadas por la unidad decontrol para efectuar
sus clculos matemticos y enviar rdenes a
losactuadores.FUNCIONAMIENTO DEL ELECTROINYECTORIngreso
2006-IICHIPANA CCORA HELBER R. Pg.12MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAAl
excitar al electroimn se obtiene un pico de corriente que se
aproxima a 20Amp., en unos pocos milisegundos de duracin, hasta
llegar a atraercompletamente al ncleo, nesecitando entonces, una
intensidad de corrientemenor que se aproxima a 12 Amp., manteniendo
de esta forma, la toberaabierta e inyectndose el combustible dentro
de la cmara de combustin con lapresin reinante del acumulador
(rail).La ECU, inicia la inyeccin en forma de impulsos activando el
electrizan. Debidoa esta fuerza adicional se separa la bola de la
vlvula de su asiento. Elcombustible de la cmara de mando de la
vlvula pasa por el estrangulador desalida y fluye por el retorno de
combustible hacia el depsito. Al abrirse lavlvula, desciende la
fuerza ejercida por el embolo de la vlvula. La presin enla aguja
del inyector se mantiene inalterada gracias al estrangulador de
entrada.La fuerza resultante en la cmara delantera es
suficientemente grande paramover la aguja del inyector e iniciar el
proceso de la inyeccin. Al finalizar lainyeccin se desactiva el
electroimn y luego, el resorte de la vlvula oprime labola contra su
asiento. La fuerza sobre el embolo se incrementa obturando
elorificio de la tobera de tal forma que el inyector se encuentra
otra vez enposicin de reposo.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.13MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACACIRCUITO DE RETORNOENFRIADOR DE
COMBUSTIBLEEste es un accesorio para enfriar el combustible
sobrante que esta de retornodespus de realizar todo su recorrido
por todo el sistema.Este combustible es necesario enfriar por que
ha sido calentado por lacompresin que paso y por el calor producido
por el mismo motor durante lacombustin. Luego llegar asta el tanque
de combustible listo para su nuevorecorrido.El circuito de retorno
es por donde el combustible sobrante despus de suutilizacin regresa
hacia el tanque de combustible y luego volver con el nuevorecorrido
por todo el sistema de common rail.El sistema common rail, para su
cumplimiento de todo sus funcionescorrectamente se han equipado con
una unidad de control electrnico.LA UNIDAD DE CONTROL ELECTRONICO
(ECU)La unidad de control electrnico (ECU), se caracteriza por
controlar la presinen el Common Rail y el tiempo de inyeccin de
combustible, en funcin de lasseales de los sensores en los diversos
sistemas, con base en programas pre-definidos y grabados en su
memoria.Estos datos son comparados con los diagramas caractersticos
del motor; por elmicro-procesador que enva seales a las salidas,
calculados por programasresidentes. Debido a la precisin exigida y
a la alta dinmica del motor, senecesita una alta capacidad de
procesamiento. En la memoria ROM, estngrabadas todas las
caractersticas de la aplicacin en el vehculo y no
puedenmodificarse.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.14MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACALos datos operativos se almacenan en
la memoria RAM, hasta que seansolicitados y procesados por el ECU.
Las informaciones almacenadas en elRAM desaparecen cuando se
desconecta la batera. En la memoria
RAM,tambinhayunasubdivisindelalmacenamientodefallas.Enelalmacenamiento
de fallas, hay datos que no deben borrarse, cuando se apagael
motor, tales como la presin atmosfrica, cdigo de servicios
ymodificaciones ocurridas en el sistema.Los sensores, actuadores y
la alimentacin de energa, estn conectados alECU a travs de un
conectador. Los componentes de potencia para comandodirecto de los
actuadores, estn integrados a la carcasa de la ECU, de talmanera
que aseguren la disipacin del calor.LOS SENSORES1. SENSOR DE LA
POSICION DEL CIGUEALEste sensor es de tipo inductivo; el cual
consiste de un imn permanente, unabobina de alambre envuelto en su
alrededor y esta provisto por dos o trescircuitos que estn
conectados en forma directa a la unidad de control,
circuitopositivo, masa el tercer circuito tambin es masa cual esta
disead para elblindaje del cable para evitar la interferencias.Este
sensor genera seal analgica, cada vez que un diente de la corona
devolante del motor pasa cerca de este dispositivo.La unidad de
control requiere de esta seal para el inicio de la secuencia
deencendido y suministrar el tiempo de inyeccin, de acuerdo al
rgimen delmotor.Tambin para gestionar las cuenta revoluciones del
cuadro de instrumentos.2. SENSOR DE FASE O POSICION DE EJE DE
LEVASExisten dos tipos, los cuales son: de tipo inductivo y el de
tipo efecto hall.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.15MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEl sensor de tipo inductivo consta
de un arrollamiento de bobina y un imnpermanente, por lo
consiguiente este dispositivo genera corriente alterna enondas
sinoidales o seal analgica, el de tipo efecto hall es un
semiconductorde 3 circuitos, el mismo genera seal digital en forma
de impulsos produciendoondas cuadradas. Los dos tipos de sensores
estn puestas junto al eje delevas.Detrs del engranaje del rbol de
levas, hay puesta una placa con 4 + 1 6 + 1dientes, equidistante a
90, donde los dientes dobles sirven como referenciapara que el ECM,
localice el 1 cilindro que ser inyectado para la combustin.Por la
seal, se sincroniza la inyeccin del 1 cilindro con la posicin del
pistnen el cilindro. Esta informacin la usa el ECM para calcular el
ngulo decomienzo de la inyeccin.Si falta la seal del sensor de
posicin del rbol de levas, el motor continafuncionando, pero, si se
apaga el motor, no ser posible arrancar nuevamente.3. SENSOR DE
PRESION DE COMBUSTIBLE EN EL RAILEl sensor de presin del Common
Rail est localizado en el extremo del tuboRail de alta presin y
monitorea la presin momentnea del combustible. Elsensor tiene la
funcin de medir la presin en el tubo Rail con precisinsuficiente,
en tiempo relativamente corto y suministrar una seal de
tensinelctrica al ECU de acuerdo con la presin existente.El
combustible fluye del orificio de pasaje del tubo Rail para el
sensor depresin, cuyo diafragma sella la extremidad del orificio. A
travs de un orificiosin salida (ciego), el combustible a presin
llega hasta el diafragma. Cuando elelemento sensor est en ese
diafragma, sirve para convertir la presin en unaseal elctrica. A
travs del manojo de conexiones, la seal generada va a uncircuito de
evaluacin, que pone a disposicin la seal de medicin ampliadapara el
ECUIngreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.16MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACALa seal de tensin se usa para
regular la presin de alimentacin en el circuitode combustible de
baja presin. Se trata del circuito de entrada de combustiblepara
dentro del elemento bombeador de alta presin.Si no hay seal del
sensor de presin, no ser posible que el motor funcione. Siel sensor
notara una fuga o un aumento de presin en el tubo Rail, por
razonesde seguridad, el motor se apagar inmediatamente.4. SENSOR DE
FLUJO DE AIRE DE LA MASA DE AIREEl sensor de flujo de la masa de
aire esta incorporado en el conducto de aireentrante al mltiple de
admisin, despus del filtro de aire.Este sensor esta diseado por una
resistencia del tipo pelcula transparente, elcual se aproxima hasta
120C de temperatura y cambia su valor resistivo deacuerdo al aire
admitido hacia el motor durante el funcionamiento del motor,esto
significa, cuando el aire es aspirado por la admisin, produce
enfriamientoal hilo caliente causando variacin de voltaje segn el
rgimen del motor.Por medio de este sensor se informa a la unidad de
control la cantidad de aireque ingresa hacia el motor, a travs del
voltaje variable del sensor MAF.Durante la marcha del motor de
acuerdo a este voltaje, la unidad de controlsuministra el caudal y
avance de inyeccin aproximndose al valorestequieometrico
(14.7:1).5. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIREEl sensor de temperatura
de aire es un termistor de tipo NTC, que cambia suresistencia de
acuerdo ala temperatura del aire ambiente, el cual se encarga
demedir la temperatura del aire admitido hacia el motor calculando
la densidad omasa de aire.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.17MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACALa unidad de control calcula el
tiempo de inyeccin de acuerdo alos parmetrosde seal de este sensor,
este sensor generalmente esta ubicado despus delpurificador de
aire.6. SENSOR DE TEMPERATURA DE LQUIDO REFRIGERANTEEl sensor es
del tipo NTC, es decir, disminuye su resistencia con el aumento
detemperatura. Se alimenta con una tensin de 5 voltios de corriente
continua,suministrado por el ECU.El ECU necesita de las
informaciones de este sensor, para efectuar lossiguientes clculos:-
Rotaciones en marchas lentas.- Avance de inyeccin.- Dosificacin de
combustible.- tiempo del post-calentamientoSi no hay seal en el
sensor de temperatura del lquido de refrigeracin, el ECUconsidera
un valor estndar, para mantener el motor en funcionamiento.7.
SENSOR DE POSICION DEL OBTURADOR (TPS)Este es potencimetro de
resistencia variable. Este dispositivo esta incorporadoen el eje de
mariposa, el cual modifica su valor resistivo ejecutado por el
pedalde la aceleracin en diferentes condiciones.La unidad de
control proporcionatensin de alimentacin de 5 vol. Comovoltaje
referencial, tensin de masa y luego obtiene seal de retorno
modificadopor el acelerador.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.18MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACADe este modo la unidad de control se
encargara de suministrar el tiempo deinyeccin de acuerdo al ngulo
de apertura de la mariposa. Este sensor esimprescindible para la
funcin de la inyeccin.8. SENSOR DE POSICION DEL PEDAL ACELERADOREl
sensor de posicin del acelerador es un potencimetro rotativo, donde
sumovimiento acciona el contacto deslizante elctrico, que se
desplaza a lo largode una trilla de resistencia elctrica variando
su tensin.Por la seal del sensor, el ECU reconoce la posicin del
acelerador. La seal dela posicin del pedal del acelerador se
utiliza para efectuar los clculossiguientes:- Rotaciones de la
marcha lenta.- ngulo de inyeccin.- Tiempo de inyeccin en
aceleraciones y desaceleraciones.- Para dar ordenes de aceleracin
al motor paso a paso.El ECU controla la dosificacin de combustible
electrnicamente de acuerdocon las condiciones de carga del motor,
con el objetivo de evitar emisin decontaminantes debido al exceso
de combustible, y tambin evitar la sobrecargatrmica, debido al
torque (par motor) o rotacin.Si no hay seal en el sensor de
posicin, el ECU no reconoce la posicin delacelerador y el motor
contina en marcha con la aceleracin controlada, y podrpor lo tanto,
continuar el viaje hasta el concesionario ms cercano.9. INTERRUPTOR
DE PEDAL DE FRENO Y LUZ DE FRENOIngreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER
R. Pg.19MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACAEste interruptor realiza
exclusivamente la funcin de informar a la unidad decontrol del
motor del momento en el cual el conductor hace uso de freno.
Estalabor lo realiza juntamente con el conmutador de luz de
freno.Este conmutador se encuentra cerrado en reposo y se abre con
solo pisar elpedal de freno.Estas seales se utilizan junto con las
del potencimetro delacelerado, el conmutador del pedal de embrague
y del conmutador de ralenti,para:- Mejora de la suavidad de
marcha.- reduccin de los humos de escape.- evitar desaceleraciones
indeseados o frenadas y aceleracionesSimultaneas.10. INTERUPTOR DE
PEDAL DE EMBRAGUEInforma a la ECU de la posicin del pedal del
embrague (accionado o no).Se encuentra ubicado en el mismo pedal de
embrague. En posicin de reposose encuentra cerrado.La ECU utiliza
esta seal para corregir el caudal de inyeccin durante cortotiempo
para mejorar la suavidad de marcha.Al pisar el embrague para
cambiar velocidad, se abre el conmutador informandoa la ECU de tal
accin. Automticamente y mientras permanezca el pedalaccionado, la
ECU recorta levemente el caudal inyectado con la finalidad
dereestablecerlo al dejar de actuar sobre el pedal.Con esto se
consigue una transicin ms progresiva entre cambios
develocidad.Ingreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.20MECANICAAUTOMOTRIZ-JULIACA13. BIBLIOGRAFA. Manual de calidad -
SENATI www.sanediciones.com.ar Manual toyota 2KD del Per S.A.
www.mecanicavirtual.com Manual de mejora de mtodos SENATI
www.obd2soluciones.com www.grupocultural.com Manual de inyeccin
electrnica SENATI Manual TCCS ETAPA 03 Manual electronic system
nippn & american motorsIngreso 2006-IICHIPANA CCORA HELBER R.
Pg.21
