La contaminación provoca daños en el sistema de inyección – Parte I

Marcos Thadeu Lobo

Ingeniero Mecánico Egresado de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Actualmente trabaja como Consultor Asociado en QU4TTUOR CONSULTORIA.

Sistema de inyección

1.1– INTRODUCCIÓN

El sistema de combustible es el más sofisticado, caro y crítico de todos los sistemas de motores de combustión interna Cyclo Diesel 4T. El rendimiento de los motores de combustión interna Cyclo Diesel 4T, el ahorro de combustible y la durabilidad dependen fundamentalmente del sistema de combustible.

Figuras 1 y 2 – Sistema de combustible: alto costo de reparación

Utilice combustible de alta calidad (aceite diesel para carreteras B S500 / B S10; OC A1; aceite diesel marino DMA / DMB; OCM 120/180/380) con el nivel de limpieza general apropiado y filtros de combustible de alta eficiencia (Beta y poros promedio de tamaño adecuado) permitirá que los componentes del sistema de combustible funcionen correctamente hasta que el motor de combustión interna Cycle Diesel 4T llegue al final de su vida útil.

Las fallas del sistema de combustible se deben con mayor frecuencia al desgaste acelerado debido a la abrasión o el atasco de las unidades de inyección y pueden tener como efecto secundario daños en los componentes del tren de válvulas. Podemos mencionar sobre esta situación:

1. Acortando la vida de los inyectores debido al exceso de material particulado sólido abrasivo presente en el combustible;
2. El material particulado abrasivo sólido de dimensiones microscópicas provoca daños en las superficies metálicas de las unidades de inyección, produce fugas en las zonas de alta presión del sistema de combustible y pérdida de potencia en motores de combustión interna Ciclo Diesel 4T;
3. El material particulado sólido abrasivo está presente en la mayoría de los combustibles utilizados en los motores diésel de combustión interna de ciclo 4T. Sin embargo, sucede que, en algunas situaciones, la cantidad de material particulado sólido abrasivo es muy alta y extremadamente crítica.

Figura 3/4 – Las unidades de inyección modernas exigen combustible con un excelente nivel de limpieza general: brechas dinámicas muy pequeñas.

La intención de este documento técnico es proporcionar información sobre cómo funcionan los sistemas de combustible, el daño causado por la contaminación del combustible por agua, partículas sólidas abrasivas y qué se puede hacer para prevenir dicho daño.

1.2 – COMPOSICIÓN BÁSICA DE UN SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Un sistema de combustible utilizado en motores de combustión interna de ciclo diésel 4T se compone básicamente de:

a) Bomba de transferencia de combustible accionada por el cigüeñal del motor de combustión interna Ciclo Diesel 4T;

b) Sistema de filtración de combustible primario (por ejemplo, 10 micrones);

c) Sistema de filtración de combustible secundario (por ejemplo, 2 micrones – 4 micrones);

d) Unidades de inyección de combustible;

e) Válvula reguladora de presión de combustible;

f) Mangueras flexibles;

g) Bomba manual para cebar combustible (purgar o “purgar” el aire en el sistema de combustible).

Figura 5 – Esquema del sistema de combustible en un motor de ciclo diesel.

La bomba de transferencia de combustible accionada por cigüeñal dispensa combustible a las unidades de inyección a través del sistema de filtración de combustible secundario. Esta bomba está equipada con una válvula de seguridad para que el flujo de combustible varíe según la rotación de servicio (rpm) y los datos técnicos de diseño. Las unidades de inyección, accionadas por medios mecánicos o hidráulicos, combinan las funciones de bombeo, medida e inyección en una sola pieza.

Las unidades de inyección están ubicadas cerca del centro de la cámara de combustión en la culata de cada cilindro, entre los brazos oscilantes de los balancines. Las líneas de distribución externas llevan el combustible dispensado desde la bomba de transferencia a las unidades de inyección, eliminando así la necesidad de líneas de alta presión.

Figuras 6/7 – Unidades de inyección: cerca del centro de la cámara de combustión.

El combustible circula continuamente por las unidades de inyección y el excedente, no utilizado en el proceso de combustión, servirá para enfriar las unidades de inyección y volverá al tanque de combustible a través de la válvula reguladora de presión. Este exceso de combustible también ayuda a purgar el aire del sistema de combustible.

La presión en la línea de combustible que alimenta las unidades de inyección se controla mediante una válvula reguladora de presión. La válvula reguladora de presión debe ajustarse según las instrucciones del OEM para proporcionar una presión de combustible adecuada en la línea de combustible que alimenta las unidades de inyección.

Figuras 8/9 – Unidades de inyección fijadas a cabezales individuales.

Se recomienda la bomba de cebado de combustible manual si la versión eléctrica no está disponible. La bomba de cebado de combustible manual ayuda a purgar (“purgar”) el aire en las líneas de combustible antes de que el motor de combustión interna de ciclo diésel 4T entre en funcionamiento y después de actividades de mantenimiento como cambios de elementos de filtro y reemplazo de unidades de inyección. Es habitual utilizar, además, filtros de combustible primarios tipo duplex antes de la bomba de combustible accionada por el motor de combustión interna Cycle Diesel 4T, instalados en un punto remoto en la línea de succión de la bomba de transferencia de combustible.

Figuras 10/11 – Bomba manual para cebar aire y filtros primarios dúplex.

Los principales tipos de sistemas de inyección de combustible en motores diésel de combustión interna de ciclo 4T son:

1.2.1 – SISTEMA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE HEUI ( HIDRAULICALLY ACTUATED ELETRONICALLY CONTROLLED UNIT INJECTORS )

Este tipo de sistema de inyección de combustible utiliza una bomba hidráulica y aceite lubricante del motor de combustión interna diésel de ciclo 4T para generar presión de inyección de combustible y un ECM (módulo de control electrónico) para controlar la presión y el volumen de combustible inyectado en los cilindros. El funcionamiento del sistema de inyección de combustible HEUI es completamente diferente de cualquier otro tipo de sistema de inyección de combustible accionado mecánicamente.

El sistema de inyección de combustible HEUI está completamente libre de ajustes, ya que los cambios en el régimen operativo para cambiar el rendimiento solo son posibles instalando un nuevo software en el ECM (Módulo de control electrónico).

Figuras 12/13 – Sistema de inyección de combustible HEUI

1.2.2 – SISTEMA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE MEUI ( MECHANICALLY ACTUATED ELECTRONICALLY CONTROLLED UNIT INJECTORS )

Este tipo de sistema de inyección también utiliza el árbol de levas, empujadores, varillas y balancines para generar presión de inyección. Se utiliza un ECM (Módulo de control electrónico – Módulo de control electrónico) para controlar el volumen de combustible que se inyectará en la cámara de combustión del motor Diesel 4T.

Figuras 14/15 – Sistema de inyección MEUI.

Una válvula solenoide en cada unidad de inyección recibirá pulsos de voltaje para energizarse e inyectará combustible mientras esté energizada. El ECM ajusta el volumen de combustible inyectado en la cámara de combustión variando los pulsos de voltaje enviados a cada unidad de inyección. Controlando el inicio y la duración de los pulsos de voltaje, es posible ajustar el inicio de la inyección de combustible en la cámara de combustión y el volumen de combustible a inyectar.

1.2.3 – SISTEMA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE COMMON RAIL

A diferencia del sistema de inyección de combustible MEUI (inyectores unitarios controlados electrónicamente accionados mecánicamente) en el sistema de inyección de combustible Common Rail, la presión de inyección para las unidades de inyección se genera externamente por medio de una bomba de alta presión impulsada por el motor de combustión interna Cycle Diesel 4T. La bomba de alta presión presuriza el tubo del acumulador de combustible de alta presión (Common Rail) ubicado en los lados del motor de combustión interna Diesel 4T Cycle que suministra combustible a las unidades de inyección a alta presión. Las unidades de inyección electrónica en cada cilindro controlan el inicio y la duración de la inyección de combustible. Al igual que otros sistemas de inyección de combustible, el sistema de inyección Common Rail tiene la capacidad de realizar múltiples inyecciones (preinyección, inyección principal e inyección secundaria) durante el tiempo del motor de combustión.

Figuras 16/17 – Sistema de inyección de combustible Common Rail.

Los componentes principales de un sistema de inyección Common Rail son el ECM (Módulo de control electrónico – Módulo de control electrónico), bomba de alta presión, líneas de alta presión, Rail y unidades de inyección. Los componentes de la región de baja presión son similares a los de los sistemas de inyección individuales (HEUI; MEUI). El combustible en el sistema de inyección Common Rail no circula continuamente como en los sistemas de inyección individuales (HEUI; MEUI). En cambio, se dispensan pequeños volúmenes de combustible durante el proceso de inyección.

Figuras 18/19 – Componentes del sistema de inyección Common Rail.

Debido a la altísima presión existente en el Rail, el combustible se encuentra a temperaturas más altas en comparación con los sistemas de inyección individuales (HEUI, MEUI), requiriendo que la temperatura de entrada de combustible en el Rail se mantenga dentro de los parámetros establecidos por el OEM del diesel. motor. En algunos casos, incluso es necesario utilizar un intercambiador de calor para mantener la temperatura de entrada de combustible en el carril dentro de límites aceptables.

Figuras 20/21 – El combustible es el lubricante de los componentes móviles.

Si la temperatura de entrada de combustible del carril no se mantiene dentro de los parámetros aceptables, la Viscosidad Cinemática será tan baja que no proporcionará una película lubricante con la resistencia suficiente para lubricar los componentes del sistema de inyección, particularmente las unidades de inyección que, además, son muy susceptibles. al desgaste abrasivo o corrosivo causado por contaminantes (por ejemplo, agua, material particulado sólido abrasivo). Una vez más, se destaca la importancia de una correcta filtración del combustible que se utilizará en los sistemas de inyección Common Rail.

Figuras 22/23 – La viscosidad del combustible es extremadamente importante en la lubricación de unidades de inyección y bombas de alta presión.

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