I
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Sede Santo Domingo
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E INDUSTRIAS CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
Informe del proyecto técnico para obtener el título de:
INGENIERO AUTOMOTRIZ
TEMA: SISTEMA DE INYECCIÓN DIÉSEL CRDI
TÍTULO: CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA INYECTORES DIÉSEL CRDI, BOSCH, DENSO, DELPHI EN LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL, SEDE SANTO
DOMINGO.
Autor:
Danny Xavier Silva Carrillo
Director:
Ing. Edwin Raúl Grijalva Campana, MSc.
Santo Domingo de los Tsáchilas – Ecuador
II
TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL, SEDE SANTO DOMINGO". Sustentación y aprobación de lo
Tribunal
Ing. Edwin Grijalva MSc.
DIRECTOR DE TESIS
APROBADO
Ing. Daniel Anzules, MSc.
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Ing. Arturo Falconi.
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Ing. Alejandro Castillo
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
III
El contenido del presente trabajo, está bajo la responsabilidad del autor el cual no ha sido plagiado.
Autor:
Institución:
Título de
Tesis:
DANNY XAVIER SILVA CARRILLO
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICAEQUINOCCIAL.
CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS
PARA INYECTORES DIÉSEL CRDI, BOSCH, DENSO, DELPHI EN LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL, SEDE SANTO DOMINGO,
IV
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo 5 de agosto del 2016
Ing. Daniel Anzules, MSc.
COORDINADOR FACULTAD Presente.
De mis consideraciones.-
Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo escrito de titulación realizado por el señor Silva Carrillo Danny Xavier, cuyo título es: “CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA INYECTORES DIÉSEL CRDI, BOSCH, DENSO, DELPHI EN LA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL, SEDE SANTO DOMINGO”, ha sido elaborado
bajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, el mismo que no ha sido plagiado, por lo cual autorizo su respectiva presentación.
Particular que informo para fines pertinentes.
V
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, Silva Carrillo Danny Xavier, CI 1720716198 autor del proyecto titulado:
Construcción de un banco de pruebas para inyectores diésel CRDI, Bosch, Denso, Delphi en la Universidad Tecnológica Equinoccial, sede Santo Domingo, previo a la obtención del título de Ingeniero Automotriz en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
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En primer lugar quiero agradecer a Dios por darme la vida y la fuerza para continuar con mis estudios día a día, sin importar los obstáculos que se presentaron desde la primaria hasta la universidad
Este trabajo de tesis se lo dedico especialmente a mi madre Hilda Carrillo, mi papa Ángel Silva que gracias a su esfuerzo, humildad comprensión, amor y solidaridad llegue a cumplir mi objetivo planteado desde hace mucho tiempo atrás, gracias a mi hijo Mathews que fue mi inspiración para seguir adelante, gracias a mis hermanos que de una u otra manera me apoyaron durante toda esta trayectoria de mis estudios para finalizar mis metas.
Agradeciendo al Sr. Miguel Sánchez por permitir formar parte de la empresa Diesel Injection Services quien aparte de ser mi jefe fue un compañero, y gran amigo que día a día me brindó su apoyo y sus conocimientos que contribuyeron para alcanzar mis objetivos.
VII
AGRADECIMIENTO
El más sincero agradecimiento a la Universidad Tecnológica Equinoccial, en especial a la escuela de ingeniería automotriz, por darme la oportunidad de formar parte de ella y ser un digno profesional para la sociedad.
Agradezco infinitamente a todos los docentes de la facultad de Ingería Automotriz en especial al Ingeniero Edwin Grijalva, Director de este proyecto, al Ingeniero Arturo Falconi y al Ingeniero Marcelo Estrella calificadores, quienes desinteresadamente me brindaron su apoyo y sus buenos consejos para culminar este trabajo de tesis.
También a toda mi familia que con su apoyo incondicional, me permiten llegar a esta inolvidable estancia de mi vida profesional.
VIII
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1720716198
APELLIDO Y NOMBRES: Silva Carrillo Danny Xavier
DIRECCIÓN: Coop. Brisas Del Colorado Sector 2
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 3790053
TELÉFONO MOVIL: 0959576333
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Construcción de un banco de pruebas para
inyectores diésel CRDI, Bosch, Denso, Delphi en la Universidad Tecnológica Equinoccial, sede Santo Domingo
AUTOR O AUTORES: Danny Xavier Silva Carrillo FECHA DE ENTREGA DEL
PROYECTO DE TITULACIÓN:
Agosto 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Edwin Grijalva MSc.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA:
Ingeniero Automotriz
IX competitivo.
En la actualidad la necesidad de bajar el nivel de emisiones contaminantes en los vehículos diésel ha llevado al límite el desarrollo y la fabricación de estos motores para los vehículos, se han incorporado nuevos sistemas como, sistemas de catalizador, filtros de partículas DPF, por lo tanto se tiende a desarrollar nuevas tecnologías como son los sistemas de inyección COMMON RAIL.
Los nuevos sistemas de inyección buscan el mismo fin disminuir la contaminación, para lo cual disponen de una ECM que permite regular la cantidad de combustible para la combustión con lo cual se consigue reducir la explosividad y la vibración, mejorando el arranque en frio, mejor sincronización de la inyección. Los sistemas COMMON RAIL no disponen de tiempo de calentamiento, depende de la temperatura ambiente y producen menos ruido y emisiones que los sistemas de inyección antiguos. En este sistema el elemento más importante es el inyector ya que está sometido a altas temperaturas, vibraciones y una presión alrededor de 1600 bares de combustible, lo que hace que este inyector sea más propenso a averiarse.
X
pruebas para inyectores CRDI.
Para diseñar la estructura del banco y demás elementos se utilizó el software SOLIDWORKS, con el que nos permitió realizar la respectiva simulación y análisis estático en la estructura que va a soportar el peso de todos los elementos del banco de pruebas.
El banco comprobador de inyectores COMMON RAIL consta de un módulo generador de pulsos, el mismo que reemplaza la ECM, es decir será el encargado de abrir o cerrar el paso de combustible por la tobera del inyector.
El banco de pruebas está constituido de dos sistemas para la generación de presión un sistema hidráulico y sistema neumático, para esto se utilizó una bomba neumática que es comandada con presión de aire, la misma que genera alta presión de combustible, esta presión de combustible es directamente proporcional a la presión de aire, es decir a medida que ingresa más aire la bomba genera más presión de combustible.
Los resultados que se obtienen en el banco de pruebas son los siguientes:
XI
ángulo y orificios. La segunda fase es la prueba de entrega y retorno. La diferencia del valor medido tanto de entrega como el de retorno debe ser del 50%, esto quiere decir que si la entrega es 50% más que el retorno el inyector está en perfecto estado, si el retorno es igual a la entrega el inyector debe ser sometido a una limpieza, si el retorno es mayor al caudal de entrega del inyector este debe ser sometido a reparación y si el retorno o la entrega es 0 este debe ser sometido a una limpieza y calibración, ya que puede ocasionar averías en el vehículo como dificultad en el encendido, apagado del motor en marcha , consumo de combustible , “humo negro”.
PALABRAS CLAVES: Banco de pruebas, Common rail, Inyectores, Caudal, Entrega, Atomización, Estanqueidad, Simulación, Análisis estático, Solidworks.
ABSTRACT: Technological advances in diesel vehicles
increases the social demand for improving quality of emission and the obligations of a highly competitive field.
XII
they have an ECM that allows to regulate the quantity of fuel for combustion; with which it becomes possible to reduce the explosiveness and vibration, improving the cold starting, synchronization of the injection. The COMMON RAIL systems do not have warm-up time, depending on the ambient temperature and producing less noise and emissions than older injection systems. In this system, the most important element is the injector since it is subjected to high temperatures, vibrations and pressure around1600 bars of fuel, which makes this injector more inclined to break down.
The main objective is to build a test set that will allow diagnosing the condition of the COMMON RAIL injectors, since nowadays the fleet has had an increase of diesel vehicles with Bosch, Denso, and Delphi injection system; so that there was a need to build a test set for injectors CRDI.
In designing the structure of the set and the other elements, SOLIDWORKS software was used, which allowed to perform the respective simulation and static analysis on the structure that will withstand the weight of all the elements of the test set.
XIII
of fuel along the injector nozzle.
The test set consists of two systems for the generation of pressure, a hydraulic system and a pneumatic system, for this there was used a vacuum pump that is commanded by air pressure, the same that generates high pressure of fuel. This fuel pressure is directly proportional to the air pressure; that is to say as it deposits more air, the bomb generates more fuel pressure.
The results obtained on the test set are the following ones:
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delivery, atomization, tightness, simulation, static analysis, solidworks.
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Índice de contenido
Portada... I
Sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal ... II
Responsabilidad del autor ... III
Informe del director de tesis ... IV
Declaración y autorización ... V
Dedicatoria ... VI
Agradecimiento ... VII
Formulario de registro bibliográfico ... VIII
Índice de contenido ... XV
Índice de figuras ... XVI
Índice de tablas ... XVIII
I. INTRODUCCION ... 1
II. MARCO REFERENCIAL ... 4
III. METODOLOGIA DE LA PRAXIS PROFESIONAL UTILIZADA ... 7
1. CONTENIDO TÉCNICO ... 8
2. ANÁLISIS ECONÓMICO. ... 33
3. MANUAL DE INSTRUCCIONES PARA EL CORRECTO USO DEL BANCO DE PRUEBAS. .... 37
IV. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ... 46
V. PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO ... 55
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 60
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 62
XVI
presión ... 5
Figura 2.Sitema de combustible de una instalación de inyeccion con common rail... 6
Figura 3. Reporte de pruebas banco c-mx 4000 ... 7
Figura 4. Diagnostico presión de apertura inyector ... 8
Figura 5. Estructura inyector delphi ... 9
Figura 6. Corriente de activación inyector delphi ... 10
Figura 7. Estructura del inyector bosch... 11
Figura 8. Comando del inyector en faces ... 12
Figura 9. Partes inyector denso ... 12
Figura 10. Control de la inyección inyector denso ... 13
Figura 11. Bomba neumatica ... 13
Figura 12. Pistón hidráulico ... 15
Figura 13. Comparación de voltaje de funcionamiento ... 17
Figura 14. Presión de apertura de los inyectores... 18
Figura 15. Presión máxima de trabajo de los inyectores ... 18
Figura 16. Bomba neumática ... 20
Figura 17. Base de la bomba de alta presión. ... 21
Figura 18. Tanque de combustible ... 22
Figura 19. Cañerías de alta presión ... 23
Figura 20. Cámara de atomización ... 23
Figura 21. Base para sujetar el inyector ... 25
Figura 22. Estructura para el modulo generador de pulsos ... 25
Figura 23. Acumulador de presión ... 26
Figura 24. Probetas graduadas ... 27
Figura 25. Manómetro de presión ... 28
Figura 26. Desplazamiento estático de la estructura. ... 30
Figura 27. Tensión axial y de deflexión de límite superior ... 30
Figura 28. Desplazamiento estático ... 32
XVII
Figura 30. Partes del banco de pruebas ... 39
Figura 31. Partes del generador de pulsos ... 40
Figura 32. Identificación de partes del display ... 41
Figura 33. Visualización de encendido de la pantalla del generador de pulsos ... 42
Figura 34. Ubicación de los botones del generador de pulsos ... 42
Figura 35. Modificación de parámetros ... 43
Figura 36. Inicio de la inyección presionando el botón contar ... 43
Figura 37. Prueba de atomización del inyector ... 44
Figura 38. Voltaje de apertura inyector bosch 0445110 126. ... 49
Figura 39. Corriente de apertura inyector bosch 0445110 126 ... 49
Figura 40. Voltaje de apertura inyector bosch 0445110 250 ... 50
Figura 41. Corriente de apertura inyector bosch 0445110 250 ... 50
Figura 42. Voltaje de apertura inyector denso 1465a041 ... 51
Figura 43. Corriente de apertura inyector denso ... 51
Figura 44. Voltaje de apertura inyector denso 5226 ... 52
Figura 45. Corriente de apertura inyector denso 5226 ... 52
Figura 46. Voltaje de apertura inyector delphi ejbr03301d0427fe07w01 ... 53
Figura 47. Corriente de apertura inyector delphi ejbr03301d0427fe07w01 ... 53
Figura 48. Voltaje de apertura inyector delphi ejbro3701d0102gz11w02 ... 54
Figura 49. Corriente de apertura inyector delphi ejbro3701d0102gz11w02 ... 54
Figura 50. Banco de pruebas para inyectores common rail. ... 55
XVIII
Tabla. 2. Especificaciones de funcionamiento inyector bosch. ... 16
Tabla 3. Especificaciones de funcionamiento inyector denso. ... 17
Tabla 4. Selección de bomba de alta presión ... 19
Tabla 5. Acero ASTM36 ... 21
Tabla 6. Acero inoxidable 430 ... 22
Tabla 7. Propiedades mecánicas y químicas de acrílico ... 24
Tabla 8. Acero aisi-sae 1018 ... 25
Tabla 9. Acero inoxidable 430 ... 26
Tabla 10. Acero forjado aisi 1045 ... 27
Tabla11. Descripción de los pesos por elementos ... 28
Tabla 12. Costos de investigación ... 34
Tabla 13. Costo de materiales ... 34
Tabla 14. Costo de mano de obra ... 35
Tabla 15. Costo de equipos y herramientas ... 35
Tabla 16. Costos totales directos ... 35
Tabla 17. Costos indirectos ... 36
Tabla 18. Costo total de implementación ... 36
Tabla 19. Costo de mantenimiento... 37
Tabla 20. Total costos ... 37
Tabla 21. Datos de diagnóstico en el banco para inyectores CRDI C-MX 400... 46
Tabla 22. Datos obtenidos en el banco de diagnóstico para inyectores common rail. .... 47
Tabla 23. Partes del sistema hidráulico y neumático ... 56
I. INTRODUCCION
Los avances tecnológicos en los vehículos diésel aumenta la exigencia social de mejoramiento de la calidad de emisiones, las obligaciones de un campo altamente competitivo, así como convicciones surgidas de las reflexiones que involucra el sentido y la vocación de la comunidad Universitaria en la formación de los estudiantes, han generado un ambiente acerca de la forma como se está llevando el cumplimiento en función social inmersa de una realidad conmocionada. (Granda & Estevez, 2014)
Desde inicios de la década de los 90 empezaron nuevos estudios acerca en una nueva técnica que permita una mejor presión de combustible en el momento de la de inyección en los motores con inyección directa. La necesidad de mejorar la presión se debe, a que en momentos de carga parcial los parámetros resultan determinantes para los gases contaminantes y el consumo de combustible; el “Common-Rail” es una de las tantas soluciones buscadas para obtener la alta presión en el sistema. El sistema se basa en mantener acumulado una cierta cantidad de combustible en un solo conducto, distribuyendo posteriormente a los distintos inyectores atreves la gestión electrónica del motor. Al inicio de los ensayos se habló de presiones en el sistema de sólo 600 bar, en la práctica se obtuvo aproximadamente 1.350 bar en los motores de common rail denominados de primera generación. (Coral, 2013)
En la actualidad la necesidad de bajar el nivel de emisiones contaminantes en los vehículos diésel ha llevado al límite el desarrollo y la fabricación de estos motores para los vehículos que se han incorporado nuevos sistemas como válvulas variables VVT, sistemas de catalizador, filtros de partículas DPF, nuevas válvulas EGR entre otros, aun con todos estos avances hay dificultad para alcanzar las exigencias ambientales, por lo tanto se tiende a desarrollar nuevas tecnologías como son los sistemas de inyección CRDI.
que se tiene también en los laboratorios de la UTE, ya que no dispone de un banco para comprobar inyectores Common Rail.
El campo automotor en el Ecuador ha tenido un incremento de los vehículos diésel CRDI, ya que estos sistemas implementados en los motores cumplen con normativas ambientales requeridas, además mejoran el rendimiento. (Coral, 2013)
Un banco de pruebas para el sistema CRDI constituye una herramienta importante para la carrera de Ingeniería Automotriz, por medio de esto se puede realizar un mejor proceso de enseñanza del docente y el aprendizaje del estudiante, y con este equipo se complementara el conocimiento teórico - práctico.
Los nuevos sistemas de inyección buscan el mismo fin disminuir la contaminación , para lo cual disponen de una ECM que permite inyectar pequeñas cantidades de combustible para preparar la cámara de combustión para la inyección principal con lo cual se consigue reducir la explosividad y la vibración , mejorar el arranque en frio , mejor sincronización de la inyección, y mejor control de la cantidad de combustible, los sistemas CRDI no disponen de tiempo de calentamiento, depende de la temperatura ambiente y producen menos ruido, emisiones que los sistemas de inyección antiguos. Con el diseño de un banco de comprobación para inyectores CRDI, conseguiremos el diagnóstico a bajo costo y se ampliara los fundamentos tecnológicos de la carrera de ingeniería automotriz.
La construcción de un banco de pruebas será estructurado y diseñado considerando la información tecnológica de otros bancos de pruebas para sistemas CRDI, los datos obtenidos de funcionamiento de los inyectores Bosch 0445110126, 0445110250, Denso 1465A041, 5226 Delphi EJBRO3701D0102GZ11W02, EJBR03301D0427FE07W01 en el motor utilizando un scanner automotriz y la presión máxima del banco estará entre 0 y 600 bar, lo cual nos permitirá comprobar estanqueidad, pulverización, caudal y retorno del inyector.
3
II. MARCO REFERENCIAL
Historia del sistema Common Rail.
Common Rail es hablar de FIAT ya que fue una de la marca automovilista en implementar estos sistemas de inyección para los motores diésel. El Croma TDI fue el primer automóvil con este sistema en el año 1986 y en ese momento se daba unos de los primeros pasos a motores con alta eficacia de combustión, aquí donde comienza el estudio de Unijet para evolucionar el sistema de inyección, tenían que ser capaz de reducir los inconvenientes con el ruido al momento de la combustión. Posteriormente Unijet alcanzo otras ventajas importantes que son el rendimiento y consumo.
Para esta problemática solamente había dos posibilidades:
Una acción pasiva y aislar el motor para disminuir la propagación de las ondas sonoras.
Una acción activa que era trabajar sobre la fuente un sistema de inyección con menor ruido.
El grupo FIAT se inclinó por la segunda opción que era trabajar sobre la fuente y empezó la búsqueda del principio "Common-Rail". En 1997 Once años después del corma TDI, salió al mercado el ALFA 156 JTD que era equipado con turbo diésel que generaba resultados sorprendentes y tenía una mejor como los motores a gasolina, fue empleado en algunos modelos de Fiat Auto, también otras marcas automovilísticas adoptaron sistemas similares. (HMC, 2003)
Sistema Common Rail.
5
Operación del Sistema.
La presión optima de combustible es bombeado independiente de la velocidad del motor gracias al control electrónico que regula la entrega y el avance. Gracias a esto es posible alcanzar una presión alta en el sistema cuando la velocidad del motor sea baja.
Debido a que no se evapora el diésel la cámara no contiene un gas compuesto por combustible y aire como los motores a gasolina.(MTTC, 2004)
Circuito de baja presión.
El circuito de baja presión puede ser sacado del tanque de combustible por medio de una bomba mecánica montado en la bomba de alta presión o eléctrica montado en el depósito de combustible, forzando a que el combustible llegue al circuito de alta presión. (Alarcon & Jarramillo, 2007)
Figura 1. Sistema de combustible de una instalación de inyección circuito de baja presión Fuente: http://www.aficionadosalamecanica.net/common_rail2.htm
Circuito de alta presión.
El combustible es ingresado a la bomba de alta presión para comprimir el combustible y enviar al riel donde se regula la presión necesaria para el correcto funcionamiento de los inyectores mediante la válvula DRV. (Salinas & Villavicencio, 2013)
III. METODOLOGIA DE LA PRAXIS PROFESIONAL UTILIZADA
Para la construcción de un banco de pruebas para el diagnóstico de inyectores Common Rail, se aplicara la investigación experimental, para determinar, analizar y conocer las condiciones como presión, frecuencia, tiempo, ancho de pulso, caudal y entrega, que son sometidos los inyectores el vehículo y en el banco de diagnóstico para inyectores que presenta el motor a diésel con sistema CRDI, mejorando de esta manera el aprendizaje de los estudiantes.
Comprobación del inyector en el banco C-MX400
Se realizó la comprobación en este banco para inyectores CRDI para sacar datos de pruebas como caudal y retorno de distintos inyectores y de la misma manera obtener parámetros de pruebas y establecer un patrón para nuestro banco y los resultados obtenidos se visualizan en la figura 1.
Figura 3. Reporte de pruebas banco C-MX 4000 Fuente: Autor
Comprobación de presión de apertura del inyector CRDI en el vehículo Mazda
BT50
Figura 4. Diagnostico presión de apertura inyector Fuente. Autor
1. Contenido técnico
En los sistemas de inyección directa Common Rail se utilizan inyectores bobinados o piezoeléctricos, estos inyectores permiten realizar múltiples inyecciones y la facilidad de modificar cada una de ellas. Con esto se logra mejor rendimiento, menor consumo, mejor respuesta dinámica y menor suavidad de manejo.
Inyectores.
Los inyectores utilizados en los sistemas Common Rail se activan de forma eléctrica a diferencia de los utilizados por las bombas rotativas que inyectan combustible de una manera mecánica. Con esto se consigue precisión en el momento de inyectar. (Kia, 2007)
Inyector Delphi.
Este inyector es del tipo bobinado y su funcionamiento está provisto de una reacción tan rápida que alcanza activaciones a los 0.3 ms. El inyector está sometido en todo momento a alta presión de combustible, esta presión se regula de dos formas:
En la entrada a la bomba: válvula de control de succión (SCV)
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El inyector cuenta con los siguientes componentes.
Figura 5. Estructura Inyector Delphi Fuente: Principio de funcionamiento Delphi
Control de la inyección inyector Delphi
La corriente de control de la bobina recupera la forma del gráfico Impulso de inyección.
La corriente discontinua permite reducir las pérdidas por efecto de julios a nivel del calculador y del inyector.
La corriente de llamada (la) es superior a la corriente de mantenimiento (lm) ya que en la fase de mantenimiento:
El entrehierro entre la válvula y la bobina se reduce (el valor de la carrera de la válvula, o sea aproximadamente 30 μm) por lo que la fuerza electromagnética que hay que aplicar a la válvula puede ser reducida.
Figura 6. Corriente de activación inyector Delphi
Fuente: Manual principio de funcionamiento Delphi
1: inyección piloto
2: inyección principal
la: corriente de llamada
lm: corriente de mantenimiento
T0: duración de la corriente de llamada
T1: duración de corriente de mantenimiento
Inyector Bosch.
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Figura 7. Estructura del inyector Bosch Fuente: Curso Common Rail Bosch
Control de la inyección inyector Bosch
Fase 1 de apertura.- La ECM coloca unos 80V y 20 AMP para permitir la una rápida apertura de la válvula del solenoide.
Fase 2 corriente de atracción.- El PCM retorna a un voltaje de batería y mantiene el amperaje de 20 A para evitar el sobrecalentamiento.
Fase 3 transición a retención.- En esta fase el PCM disminuye la corriente para la siguiente fase.
Fase 4 corriente de retención.- La ECM se mantiene con 12 voltios y reduce3 el amperaje a 15amp para evitar el sobrecalentamiento de la ECM. En este proceso se libera energía que es almacenada en un condensador para luego usarla.
Fase 5 desconexión.- El ECM retira toda la corriente de activación, se libera corriente que es almacenada por el condensador.
Figura 8. Comando del inyector en faces Fuente: Curso Common Rail
Inyector Denso
El inyector Denso tiene similitud a los inyectores Bosch en su funcionamiento ya que son igual del tipo bobinado, pero tienen un distintivo especial ya que estos inyectores son programables en la ECM. (Denso, 2003)
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Control de la inyección denso
1. Descarga del condensador
2. Corriente de tracción para el inyector 3. Carga del condensador
4. Corriente de sujeción del inyector 5. Carga del condensador PST apagado 6. Corriente de sujeción regulada rueda libre
7. Corriente de sujeción regulada etapa con corriente encendida
Figura 10. Control de la inyección inyector denso Fuente: manual de funcionamiento denso
Bomba neumática de alta presión.
En el mercado exiten mas de 25 modelos de bombas y ofrecen una presion de hasta 150MPA sin carga.Estos tipos de bombas ofrece un caudal de salida de 12L/min, la mayoria de los modelos necesitan tener aire pilotada de hasta 0 a 120 PSI y algunos modelos traen incorporada una palanca en caso de no tener aire disponible para su operación.
Este modelo tiene 2 etapas de trabajo: Air Drive Suction
Seccion Hidraulica
Air drive suction (Pilotaje neumático)
Esta bomba internamente consta de un pistón una junta y una camisa de fibra de vidrio o aluminio en ciertos modelos aunque también varían el diámetro del pistón a usarse. Mientras el aire comprimido entra a la cámara empuja el pistón en forma descendente, así entrando en etapa de compresión el aire, luego el mismo aire comprimido empuja hacia arriba permitiendo así la etapa de aspiración.
Sección Hidráulica
La parte mas fina del piston de aire va metida en el piston hidraulico asi unidos los dos pistones , su diametro determina la relacion de la bomba, su maxima capacidad de presion y su relacion de salida, su funcion es absorver liquido atraves de la valvula antiretorno instalada en la entrada y el liquido absorvido es enviado a mayor presion por la valvula aniretorno ubicada en la salida, las valvulas antiretorno son controladas mediante unos muelles que permiten regular la cabtidad de liquido en la entrada y en la salida.
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Figura 12. Pistón hidráulico Fuente: (Barco & Pacay, 2010)
Sistema Common Rail en el Ecuador
En la actualidad existen distintos fabricantes de sistemas de inyección como: Bosch
Denso
Delphi
Siemens
Continental
Piezoeléctrico
Mediante el análisis de nuestro parque automotor se ha observado un incremento de los vehículos livianos con sistemas CRDI, con sistemas de inyección de las marcas como:
Sistema DELPHI: en un 10% de los vehículos livianos
Para poder obtener datos de funcionamiento se utilizó manual del fabricante, multímetro, Escáner, Osciloscopio, para hacer un estudio de cada marca, datos que nos servirá para poder fabricar el banco de pruebas para estos inyectores.
Características de funcionamiento de los diferentes tipos de inyectores.
Se muestra datos de funcionamiento de los distintos inyectores, los mismos que se obtuvieron mediante el uso de scanner, multímetro, manuales, osciloscopio.
Especificaciones de funcionamiento Inyector Delphi.
En la tabla 1, se indica características de funcionamiento del inyector DELPHI w01 que es utilizado por el vehículo Hyundai Terracan 2900CC.
Tabla 1. Especificaciones de funcionamiento Inyector Delphi.
ESPECIFICACIÓN VALOR
RESISTENCIA 0.2- O4Ω
VOLTAJE 70 V
CORRIENTE O 25 A (APERTURA)
AMPERAJE 15 A (MANTENIMIENTO)
PRECION DE APERTURA 25 MPA
PRESION MAXIMA 180MPA
Especificaciones de funcionamiento inyector Bosch.
En la tabla 2, se indica características de funcionamiento del inyector BOSCH 0445110250 que es utilizado por el vehículo MAZADA BT50 2500CC.
Tabla. 2. Especificaciones de funcionamiento inyector Bosch.
ESPECIFICACIÓN VALOR
RESISTENCIA 0.2 – 0.5Ω
VOLTAJE 80 V
CORRIENTE O AMPERAJE 25 A (APERTURA) 15 A (MANTENIMIENTO)
PRECION DE APERTURA 22 MPA
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Especificaciones de funcionamiento inyector Denso.
En la tabla 3, se indica características de funcionamiento del inyector DENSO 5526 que es utilizado por el vehículo Hino 700.
Tabla 3. Especificaciones de funcionamiento inyector Denso.
ESPECIFICACIÓN VALOR
RESISTENCIA 0.4- 0.8 Ω
VOLTAJE 80 V
CORRIENTE O AMPERAJE
25 A (APERTURA) 15 A (MANTENIMIENTO)
PRECION DE APERTURA 20 MPA
PRESION MAXIMA 160 MPA
Gráficos comparativos de funcionamiento de los tres sistemas CRDI estudiados.
Voltaje de funcionamiento de los sistemas Common Rail.
En la figura 13, se indica la cantidad de voltaje que los inyectores necesitan para poder funcionar correctamente 80v para Bosch, 70v para Delphi y 80v para Denso.
Figura 13. Comparación de voltaje de funcionamiento Fuente: Autor
Presión de apertura de los inyectores Common rail.
Figura 14. Presión de apertura de los inyectores Fuente: Autor
Presión máxima de trabajo de los inyectores Common rail.
En la figura 15, se muestra la presión máxima que alcanzan los inyectores son: 135 MPA para Bosch, 180 MPA para Delphi y 160 MPA para Denso, de esta presión depende el buen funcionamiento de los inyectores ya que si existe exceso de presión puede ocasionar una avería en el sistema.
Figura 15. Presión máxima de trabajo de los inyectores Fuente: Autor
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Construcción y selección de materiales.
Para seleccionar los materiales que se utilizaran en el banco comprobador de inyectores Common Rail es necesario especificar los materiales con que se fabricaran cada uno de los elementos a utilizar en el comprobador, se debe considerar la forma o diseño y el material con lo cual serán fabricados. (Sempertegui, 2013)
La selección de las partes necesarias para la construcción del banco está el sistema de bombeo, el generador de pulsos, las cañerías y los inyectores, se toma en cuenta la disponibilidad, marca, costo y estado de los elementos a utilizar. En la tabla 4, se observa el proceso de selección de la bomba de alta presión.
Tabla 4. Selección de bomba de alta presión
DENSO DELPHI BOSCH BOMBA
NEUMATICA
COSTO 2200 3100 3600 1850
DISPONIBILIDAD 3 meses 4 meses 3 meses 2 meses
SISTEMA Completo Partes Partes Partes
ESTADO Nuevo Nuevo Nuevo nuevo
En la tabla 4, se determinó por costo, disponibilidad de las partes a usar que la opción que se ajusta a nuestro presupuestó económico es usar la bomba neumática de marca AIR TAG para generar presión.
Selección de elementos.
Bomba de alta presión.
La bomba generadora de presión es una bomba neumática que es regulada por presión de aire para alimentarse de combustible internamente para lo cual tiene un control de aire.
De acuerdo al fabricante el peso de la bomba es: Wbn= 22kg
Figura 16. Bomba neumática Fuente: Autor
Base de la bomba de alta presión.
La base de soporte de la bomba esta echo de un material como es el acero ASTM 36 de 3mm de espesor. A continuación en la tabla 5, se observa las características del acero utilizado para la construcción de la base de la bomba de alta presión.
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Figura 17. Base de la bomba de alta presión. Fuente: Autor
Tabla 5. Acero ASTM 36 Propiedades mecánicas
Límite de fluencia mínimo
250MPA
Elongación máxima 20% en 8pulg. Limite a la ruptura 400-550 MPA
Fuente. http://www.spanish.phione.co.uk/products/general-structure-and-welding-steel/astm-structural-steel/astm-a36
Tanque de combustible.
Para el almacenamiento del diésel que será utilizado en el banco de pruebas para inyectores CRDI, existió la necesidad de diseñar un tanque de combustible. El tanque de combustible está construido en acero inoxidable 430 de 1mm de espesor. En la tabla 6, se observa las características por las cuales se seleccionó dicho material y tiene una capacidad de 6 galones (22712cm3) teniendo en cuenta el peso específico del diesel (0.832g/cm3), el peso del diesel viene dado de:
Formula N° 1 Peso del combustible (Diesel)
Figura 18. Tanque de combustible Fuente: Autor
Tabla 6. Acero inoxidable 430
PROPIEDADES VALOR UNIDADES
Limite Elástico 172.34 N/nm2
Coeficiencia de expansión térmica 1.1e -005 /K
Conductividad térmica 18 W(m-k)
Calor especifica 460 J(kg-k)
Módulo de elasticidad 200000 N/nm2
Coeficientes de posición 0.28 N/D
Modulo cortante 77000 N/nm2
Densidad de masa 7800 Kg/M3
Límite de tracción 413.61 n/NM2
Límite de contrapresión en X n/NM2
Fuente. http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%20430.pdf
La soldadura a utilizar para la unión de las partes es una suelda TIG, ya que esta soldadura se caracteriza por utilizar un electrodo permanente de tungsteno con aleaciones de zirconio con un porcentaje no mayor del 2% ya que este material se funde a los 3410 °C. (Sempertegui, 2013)
Cañerías de alta presión.
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ser así pueden ocasionar fallas del comprobador y en ocasiones pueden generar lesiones graves al manipular el banco y dispone de 6 cañerías.
El peso de todas las cañerías aproximadamente es: Wcñ=0.5kg
Figura 19. Cañerías de alta presión Fuente: Autor
Cámara de atomización.
La cámara de atomización se construyó en acrílico de 3mm de espesor, se utilizó este material por su alta resistencia a la intemperie, transparencia y resistencia al rayado y tiene una plancha de acero con una hendija que permite su apoyo y esta sellado con silicón en la tabla 7, se observa sus propiedades.
El peso de la cámara atomizador es aproximadamente de: Wcat=1.5kg
Tabla 7. Propiedades mecánicas y químicas de acrílico Propiedades mecánicas Unidades Normas
ASTM
Colado Extruido Extruido alto impacto
Resistencia en limite elástico
Kg/cm2 D-638
Resistencia a la rotura Kg/cm2 D-638 562-773 492-773 386 Elongación a la rotura Kg/cm2 D-638 4,5 5,0
Resistencia a la compresión(ruptura)
Kg/cm2 D-695 773- 1.330 740-1260
Resistencia al impacto IZOD
Kg/cm2 D-256A 1,9 2,4
Dureza Rockwell D-795 M-80-M-
100
68 M-105
R-99
Dureza Barcol D-2583 50 50 35
Propiedades quimicas
Resistencia a la intemperie
Excelente Excelente Excelent e Resistencia a los ácidos
débiles No es atacado No es atacado No es atacado Resistencia a los ácidos
fuertes No es atacado No es atacado No es atacado Resistencia a los álcalis
débiles No es atacado No es atacado No es atacado
Ácidos Oxidantes Es Es atacado Es
Fuente. http://www.ideplas.com/lamina-pmma.pd
Bases para sujetar el inyector.
Las bases para sujetar el inyector esta echo en acero AISI 1018 se usa este tipo de material ya que es de bajo - medio carbono tiene una buena soldabilidad y permite una buena maquinabilidad por su alta tenacidad y su baja resistencia mecánica, que los otros aceros. y consta de 2 bases cuadradas que se unen con un perno para permitir el apriete del inyector y mantenerlo fijo para su comprobación y de la misma manera dispone de una base para las pruebas de entrega y retorno . En la tabla 8, se observa las propiedades mecánicas del acero utilizado.
El peso de las bases superiores e inferiores para sujetar el inyector es aproximadamente de:
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Figura 21. Base para sujetar el inyector
Fuente: Autor
Tabla 8. Acero AISI-SAE 1018 Propiedades mecánicas
Dureza 126 HB
Esfuerzo ala fluencia 370MPA
Esfuerzo máximo 440 MPA
Elongación máxima 15% en 50mm
Reducción de área 40%
Módulo de elasticidad 205 GPA
Maquinabilidad 76%
Fuente. http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201018.pdf
Estructura para el modulo generador de pulsos.
La base donde se aloja el modulo generador de pulsos esta hecho en planchas de acero inoxidable 430 de 1mm de espesor, se utilizó este acero por su buena resistencia a la corrosión por variedad de medios corrosivos, en la tabla 9, se puede observar sus propiedades y características del material utilizado.
El peso de la base con todos los accesorios que están montados es aproximadamente de:
Wmgp=3kg
Tabla 9. Acero inoxidable 430
Propiedades Valor unidades
Módulo elástico 200000 N/mm^2
Coeficiente de posición 0.28 N/D
Modulo cortante 77000 N/mm^2
densidad 7800 Kg/m ^3
Límite de tracción 413.61 N/mm^2
Límite de compresión en X N/mm^2
Limite elástico 172.74 N/mm^2
Coeficiente de expansión térmica 1.1e-005 /K
Conductividad térmica 18 W/(m-K)
Calor especifica 460 J/(Kg-k)
Fuente. http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%20430.pdf
Acumulador de presión.
El acumulador de presión está construido de un tubo de acero forjado AISI 1045 de 10 cm de largo con un diámetro de 0.5 mm en el cual están las entradas y las salidas de alta presión, se utilizó este acero se utiliza cuando es necesario una alta resistencia y dureza en condiciones de suministro ya que es un acero medio carbono. En la tabla 10, se observa las propiedades mecánicas.
Peso del acumulador de presión es aproximado de: Wap=1kg
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Tabla 10. Acero forjado AISI 1045 Propiedades mecánicas
Dureza 163 HB
Esfuerzo ala fluencia 310MPA
Esfuerzo máximo 565 MPA
Elongación máxima 16% en 50mm
Reducción de área 40%
Módulo de elasticidad 200 GPA
Maquinabilidad 57%
Fuente. Http www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201045://
Visores de nivel.
El visor de nivel consta de dos tubos para la entrega y para el retorno que se construyó con: probetas de vidrio y sus bases para su ajuste esta hecho de 2 planchas de acero de 3mm de espesor que se unen por medio de unos 6 pernos de acero. Peso de los visores de nivel es aproximado de:
Wvn=3kg
Figura 24. Probetas graduadas Fuente: Autor
Manómetros de presión.
Este sub sistema es el encargado de regular la presión de entrada de aire a la bomba de alta presión permitiendo así el trabajo. El manómetro utilizado para medir la presión de control de aire debe soportar hasta 140 PSI y el de combustible 250 MPA.
Figura 25. Manómetro de presión Fuente: Autor
Todos los materiales fueron seleccionados dependiendo de su aplicación, su uso y costo de adquisición, ya que la gran parte de elementos deberán soportar una presión elevada de combustible.
Elementos adicionales.
La estructura del banco está sellada con planchas de Tool de 3mm de espesor para la parte frontal, lateral, superior y trasera, adicionalmente el banco está incorporado de una caja de herramientas donde se alojaran todos los acoples para el banco.
El peso de estos elementos adicionales es aproximadamente de: Wead=14.31kg
En la tabla 11, se detalla los elementos a ser montados en la estructura procedemos a la suma total del peso y poder calcular el peso que la estructura va a tener que soportar.
Tabla11. Descripción de los pesos por elementos
Elementos Peso
Bomba de alta presión 22kg
Base de la bomba 3kg
Tanque del diesel 18.89kg
Visores de nivel 3kg
Bases de sujeción de inyector superior e inferior 5kg
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Módulo de pulsos 3kg
Manómetros 3kg
Cámara de atomización 1.5kg
Cañerías de alta presión 0.5kg
Elementos adicionales 14.31kg
Total peso 75.2kg
Una vez obtenido el peso total se procederá a calcular el peso aproximado que soportara la estructura del banco de pruebas para inyectores Common rail.
Formula N°2 peso total elementos
Dónde:
P= peso (newton) m: masa (kilogramos)
g: gravedad constante (9.8 m/s2)
Remplazamos en la formula los valores obtenidos: P= 75.2kg x 9.8 m/s2
P=739.9 N
En conclusión el peso que la estructura de soportar es 739.9 N Análisis de la estructura del banco de pruebas.
En la figura 26, se puede observar los valores de desplazamiento máximo en el límite superior.
Figura 26. Desplazamiento estático de la estructura. Fuente. Autor
Mediante la simulación en el programa de solidworks nos determina que dependiendo de las cargas el desplazamiento máximo que tendrá la estructura es de 0.3mm.
De la misma manera se obtienen datos de tensión máxima que va a soportar la estructura.
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En la figura 27, se observan colores en este caso el color rojo me determina los puntos de tensión máxima y el color azul donde no hay deformaciones, obteniendo como resultado de tensión máxima 13.28Nmm^2 (MPA) dato que será necesario para obtener nuestro factor de seguridad.
Para determinar si la estructura va a soportar los pesos y es realmente resistente tenemos que establecer nuestro factor de seguridad por lo que se utilizó el libro “TEORÍA Y PROBLEMAS DE DISEÑO DE MÁQUINAS” de SHAU donde me dice que N (factor de seguridad) va desde 1.25 hasta 3.0 en estructuras de diseño ordinario y N mayor que 3.0 en estructuras muy altas propenso a fallas muy serias. Una vez conseguido esta información vamos a calcular nuestro factor de seguridad donde se va a dividir el límite elástico del material en este caso el acero ASTM A 36 con el valor de tensión máxima que resiste nuestra estructura este dato nos da el programa solidworks.
Formula N°3 Factor de seguridad estructura (N)
Obtenido como resultado N=19 y en base a lo estudiado en el libro “TEORÍA Y PROBLEMAS DE DISEÑO DE MÁQUINAS” de SHAU nuestro factor de seguridad está por encima de N=3 llegando a la conclusión que nuestra estructura está sobredimensionada lo que va a soportar los pesos de todos los elementos montados.
Análisis de la estructura de la base de la bomba neumática
Mediante la utilización del software SOLIDWORKS, se realizara la respectiva simulación y análisis estático en la base que va a soportar el peso de la bomba de alta presión de combustible que es de 22kg, obteniendo como resultados la tensión máxima, el desplazamiento máximo de la base.
Figura 28. Desplazamiento estático Fuente. Autor
En la figura 28, se puede observar el desplazamiento máximo que va a tener la base de la bomba, se puede ver en colores como son el rojo donde será el área donde se va a desplazar 0.06 mm y el azul y verde son colores donde no habrá un desplazamiento considerable.
De la misma manera se procede a verificar con las opciones del software las tensiones máximas de esfuerzo de la base de la bomba.
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En la figura 29, se observan colores en este caso el color rojo me determina los puntos de tensión máxima de VON MISES y el color azul y verde donde no hay deformaciones considerables , obteniendo como resultado una tensión máxima de 6.61033 N/mm^2 (MPA), dato que será necesario para obtener nuestro factor de seguridad.
Para determinar si la base de la bomba va a soportar el peso de la bomba y es realmente resistente tenemos que establecer N (factor de seguridad) de la misma manera que se hizo con la estructura sabiendo que el factor de seguridad va desde 1.25 A 3.0 para estructuras normales y N mayor que 3.0 para estructuras que sean propensos a deformaciones.
Una vez conseguido esta información vamos a calcular nuestro factor de seguridad donde se va a dividir el límite elástico del material en este caso el acero ASTM A 36, con el valor de tensión máxima que resiste nuestra estructura este dato nos da el programa solidworks.
Formula N°3 Factor de seguridad base de la bomba (N)
Obtenido como resultado N=38 y en base a lo estudiado nuestro factor de seguridad está por encima de N=3 llegando a la conclusión que nuestra estructura para la base está sobredimensionada lo que va a soportar el peso de la bomba neumática.
2. Análisis económico.
En el análisis económico nos permite describir los costos de investigación, implementación, operación y mantenimiento del banco de pruebas para inyectores CRDI.
Costos de investigación.
Tabla 12. Costos de investigación
Costos implementación.
Son todos costos directos e indirectos que se implementan para poner funcionamiento, aplicar los métodos y medidas necesarios para llevar algo a cabo. Es decir poner en marcha el proceso de construcción del banco de pruebas para inyectores Common rail. Se toma en cuenta los gastos por mano de obra, maquinarias utilizadas y materiales, a continuación se detallan.
Costos directos. En estos incluyen los materiales, mano de obra, maquinarias utilizadas.
Costo de materiales. En la tabla 13, se desglosan todos los costos de materiales utilizados en la construcción del banco de pruebas.
Tabla 13. Costo de materiales DESCRIPCIO
N UNIDAD
PRECIO
UNITARIO CANTIDAD SUB TOTAL Internet Unidad 0.50 X HORA 100 horas 50.00
Impresiones Unidad 0.25 c/u 200 5.00
Copias Unidad 0.02 c/u 100 2.00
Transporte Unidad 120.00 120 120.00
Computadora Unidad 400 1 400.00
577.00
Descripción Unidad Precio
unitario Cantidad Sub total
Bomba
neumática Unidad 300.00 1 300.00
Manómetro de
aire Unidad 50.00 1 50.00
Pernos Unidad 0.10 50 5.00
Vaso de
amortización Unidad 70.00 1 70.00
Válvulas de
drenado Unidad 8.00 2 16.00
Inyectores Unidad 350.00 3 1050.00
Conectores Unidad 5.00 6 30.00
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Costo de mano de obra
En la tabla 14, se desglosan todos los costos por mano de obra utilizados en la construcción del banco de pruebas.
Tabla 14. Costo de mano de obra
Descripción Total Sal. Real hora Horas hombre Sub total
Maestro electromecánico 1 3.00 100 300
Pintor 1 3.00 40 120
Sub total 2 420
Costo de equipos y herramientas
En la tabla 15, se desglosan todos los costos por equipos y herramientas utilizados en la construcción del banco de pruebas.
Tabla 15. Costo de equipos y herramientas
Costos totales directos
Tabla 16. Costos totales directos
Descripción Costo x hora Horas equipo Subtotal
Tijeras 1.00 10 10.00
Taladro 1.50 8 12.00
Brocas 1.50 7 10.75
Suelda
eléctrica 5.00 10 50.00
Suelda TUG 7.50 8 60.00
Cortadora 3.00 10 30.00
Compresor 4.00 5 20.00
Escuadra 1.00 5 5.00
Flexómetro 0.25 5 1.25
199.00 Sub total 3
Descripción Precio
Materiales 3366.00
Costos indirectos.
En la tabla 17, Está involucrado todo lo relacionado con los costos ingenieriles, que se utilizó para la construcción y el diseño de banco comprobador de inyectores. Tabla 17. Costos indirectos
Costos ingenieriles
Unidad Cantidad Presión unitario Precio total $
Diseño Hora 40 5.00 200.00
Supervisión Hora 30 5.00 150.00
Sub total 360.00
Costos Precio total
Ingenieriles 350.00
Costos total indirecto 350.00
Costo total de implementación.
En la tabla 18, se observa el costo total de implementación que es la suma del costo directo más el costo indirecto en estos ya está incluido el 12% del IVA.
Tabla 18. Costo total de implementación
Costo directo 3985.00
Costo indirecto 350.00
Total de implementación 4335.00
Costos de mantenimiento
En la tabla 19, se muestra el precio que se paga por materiales o mano de obra con el fin de conservar o restaurar y alargar la vida útil del banco de pruebas para inyectores CRDI.
Equipo y herramientas 199.00
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Tabla 19. Costo de mantenimiento.
Total costos
En la tabla 20, se demuestra el costo total de la construcción del banco de pruebas para inyectores Common Rail.
Tabla 20. Total costos
3. Manual de instrucciones para el correcto uso del banco de pruebas.
Introducción
Este banco de pruebas es un equipo que nos permitirá diagnosticar inyectores del sistema Common Rail de las marcas:
Bosch Denso Delphi
Descripción Unidad Cantidad Precio unitario Sub total
Combustible Unidad 4 galones 1.00 4.00
Filtro de
combustible Unidad 1 8.00 8.00
Desengrasante
s Unidad 1 5.00 5.00
Franelas Unidad 2 0.50 1.00
18.00 Total costo mantenimiento
Rubro USD $
Fuente de Financiamient
o Costos de
implementacio n
577.00 CCOOP. JEP
Costo de
implementacio n
4335.00 COOP. JEP
Csto de
Mantenimeinto 18.00 U.T.E.
Este banco tiene la capacidad de probar un inyector inductivo, comprobando condiciones mecánicas del mismo como: como estado de la tobera, estanqueidad, cantidad de caudal y cantidad de retorno.
Identificación y partes generales
1. Modulo generador de pulsos 2. Porta probetas
3. Válvula de bloqueo del aire 4. Válvula de mantenimiento
5. Manómetro de alta presión combustible 6. Manómetro de presión aire
7. Probetas
8. Válvula aliviadora de presión de combustible 9. Válvula reguladora de presión de aire
10. Acople de salida de alta presión 11. Válvulas de drenado
12. Acople de sujeción del inyector. 13. Acople de tobera
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19. Filtro de combustible 20. Bomba neumática 21. Cañerías
22. Conector de entrada de aire
Figura 30. Partes del banco de pruebas Fuente: Autor
Partes del generador de pulsos
1. Pantalla LCD 2. Ajuste
5. Contador 6. ON/OFF
7. Interruptor de encendido 8. Conector de 220V
Figura 31. Partes del generador de pulsos Fuente: Autor
Pantalla LCD. En esta pantalla se visualiza el tiempo, frecuencia, ancho de pulso, tipo de inyector.
ADJ. Con este pulsador me permite cambiar el tipo de inyector y haci también realizar cualquier modificación de datos en la pantalla LCD.
Conector inyector. Es un conector de dos cables que permite la entrada del adaptador para el inyector tipo inductivo.
Modo. Este botón me permite cambiar el tipo de pruebas pre establecidas en el modulo
Contador. Este botón es el que me permite poner en marcha el modulo una vez establecido los parámetros.
ON/OFF. Este botón se encarga de cortar los pulsos en cualquier momento mas no apaga el modulo.
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Conector eléctrico. Este me permite conectar a la fuente de energía de 220V.
Identificación de la pantalla LCD
1. Tipo de inyector 2. Tiempo
3. Ancho de pulso 4. Frecuencia
Figura 32. Identificación de partes del display Fuente: Autor
Procedimiento de operación.
1. Conectar la fuente de alimentación del módulo generador de pulsos de inyectores CRDI (220V).
2. Conectar los cables salida de señal y voltaje hacia el inyector, tener en cuenta los conectores apropiados para el inyector BOSCH.
3. Montar el inyector al banco de pruebas con el soporte del inyector ubicado en la parte superior y el adaptador para la tobera en la parte inferior para medir caudal y retorno.
4. Instalar la cañería de alta presión 17/19mm o 19/19 mm entre la salida de alta presión y el inyector.
Figura 33. Visualización de encendido de la pantalla del generador de pulsos Fuente: Autor
6. Conectamos una alimentación de aire al banco ubicado en la parte lateral derecha.
7. Levantamos el bloqueo del aire con el pulsador ubicado en la parte superior derecha del banco.
8. Regulamos la presión de aire visualizada en el manómetro, la presión de alimentación debe ser entre 0 a 120 psi.
9. Presionamos ON/OFF en el módulo generador de pulsos.
Figura 34. Ubicación de los botones del generador de pulsos Fuente: Autor
10. Ajustamos la válvula control de presión bomba.
11. Ajustamos la válvula reguladora de presión hasta alcanzar la presión de combustible.
12. Con el botón (ADJ) ubicado en el módulo generador seleccionamos el tipo de inyector BOSCH.
13. Con el botón (ADJ) ubicado en el módulo generador, presionamos para poder modificar el tiempo, ancho de pulso, frecuencia.
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Figura 35. Modificación de parámetros Fuente: Autor
15. Aflojamos la válvula control de presión bomba.
16. Presionamos el botón (contar) ubicado en modulo generador de pulsos y observamos que inicia la inyección, y el combustible se dirige a la las probetas por medio de las mangueras.
Figura 36. Inicio de la inyección presionando el botón contar Fuente: Autor
17. Luego de terminar la inyección, presionamos el bloqueo del aire con el pulsador ubicado en la parte superior derecha del banco.
18. Visualizamos los niveles obtenidos de entrega y retorno en las probetas y anotamos para luego ser evaluados.
19. Vaciamos las probetas utilizando las llaves de drenaje ubicadas en la parte intermedia izquierda del banco.
Para realizar la prueba de atomización.
Figura 37. Prueba de atomización del inyector Fuente: Autor
Mantenimiento periódico
El mantenimiento periódico del banco garantiza el correcto funcionamiento del mismo.
Algunos ítems que necesitan de mantenimiento periódico.
Reposición de pequeña parte del fluido.
Durante el diagnóstico de los inyectores en el banco existe desperdicio de combustible el mismo que deberá ser completado dependiendo del nivel Max o Min.
Limpieza del estanque y filtro.
El tanque de combustible tiene que ser limpiado cada 100 horas de uso, el filtro de combustible debe ser cambiado cada 50 horas de esta manera evitaremos danos en el sistema.
Limpieza del Porta Probetas.
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Para eso, algunos cuidados son necesarios:
Antes de proceder al diagnóstico del inyector en el banco deberá ser limpiado la tobera del inyector.
Si hay fugas de combustible limpiar utilizando un paño húmedo.
Evitar dejar llaves o alguna herramienta alado de las probetas y o encima del banco ya que podría ocasionar un problema.
Válvula de mantenimiento del aire.
En el banco se utiliza una válvula separadora de agua en el sistema de aire que se debe drenar al finalizar el diagnóstico de los inyectores.
Limpieza del vaso de atomización.
IV.
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Para el buen diagnóstico de los inyectores en nuestro banco existe la necesidad de crear una tabla de datos.
Para esto se utilizaran como guías inyectores nuevos: Denso 5226
Bosch 0445110126
Delphi W01
Estos serán diagnosticados en un banco Common Rail C-MX 4000 que tiene su virtud de permitir calibrar cualquier tipo de inyector, facilitado por la empresa DIESEL INJECTION SERVICE especialistas en sistemas Common Rail el cual nos permitirá determinar si el inyector está funcionando correctamente, para posteriormente utilizar datos de comprobación como: presión, ancho de pulso, frecuencia, caudal y retorno.
Luego se crea una tabla de datos que serán comparados con datos obtenidos en nuestro banco utilizando los mismos datos de pruebas del banco C-MX 4000 y poder llegar a una conclusión si el inyector vale o no.
Pruebas en el banco Common Rail Sistems C-MX 4000.
En la tabla 21, se muestra datos obtenidos a través del uso del banco de pruebas para inyectores Common rail de marca C-MX 4000.
Tabla 21. Datos de diagnóstico en el banco para inyectores CRDI-C MX 400. Numero de
inyector
Presión (Bar)
Tiempo Frecuencia (Hz) Ancho de pulso (us) Entrega (cm3) Retorno (cm3) BOSH 04 45110126
300 1000 17 1000 10.6 11.1
400 1000 17 1100 24.4 14.4
500 1000 17 1200 39.5 18.6
47
57
57
BOSCH 0445110250
300 1000 17 1000 11.6 6.7
400 1000 17 1100 23 9.5
500 1000 17 1200 31.4 10.8
600 1000 17 1300 39.4 12.9
DENSO 5226
300 1000 30 1000 14 6
400 1000 17 800 17.9 11
500 1000 17 1200 61 17
600 1000 17 1800 174 26
DENSO 1465A041
300 1000 30 650 5 6
400 1000 17 800 17 10
500 1000 17 1200 50 15
600 1000 17 1800 103 25
DELPHI W01
300 1000 17 1600 42 18
400 1000 17 1000 36 15
500 1000 17 1400 51 21
600 1000 30 2000 66 30
DELPHI W02
300 1000 17 1600 40 16
400 1000 17 1000 35 14
500 1000 17 1400 51 21
600 1000 30 2000 63 31
Pruebas en el banco de diagnóstico Common Rail.
En la tabla 22, se muestra datos obtenidos mediante el diagnóstico de inyectores en nuestro banco con los mismos datos de pruebas del banco C-MX 4000.
Tabla 22. Datos obtenidos en el banco de pruebas para inyectores Common rail NUMERO DE
INYECTOR
PRESION
(Bar) TIEMPO
FRECUENCIA (Hz)
Ancho De Pulso (Us) ENTREGA (cm3) RETORNO (cm3) BOSCH
0445110126 300 1000 17 1000 9 5
400 1000 17 1100 13 7
500 1000 17 1200 18 9
600 1000 17 1300 22 10
0445110250
400 1000 17 1100 11 4
500 1000 17 1200 17 5
600 1000 17 1300 20 6
DENSO 5226 300 1000 30 1000 29 13
400 1000 17 800 33 12
500 1000 17 1200 57 14
600 1000 17 1300
DENSO 041 300 1000 30 650 22 8
400 1000 17 800 36 10
500 1000 17 1200 60 15
600 1000 17 1300
DELPHI W01 300 1000 17 1600 2 1
400 1000 17 1000 6 3
500 1000 17 1400 10 4
600 1000 30 2000 12 6
DENSO W02 300 1000 17 1600 2 1
400 1000 17 1000 6 3
500 1000 17 1400 10 5
600 1000 30 2000 12 5
Estas tablas antes observadas nos permiten visualizar los datos obtenidos en el banco C-MX 4000 y en el banco creado en este trabajo de tesis, en el cual la cantidad de entrega tanto en él un banco como en el otro son más del 50% con respecto al retorno, aunque las cantidades obtenidas no sean las mismas ya que esto depende del tiempo de prueba en el banco C-MX 4000.
Estos datos obtenidos nos servirán para un posterior diagnóstico de inyectores en nuestro banco ya que tenemos datos de caudal y entrega de inyectores estándar.
Pruebas realizadas de voltaje y corriente con el osciloscopio
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57
57
Inyector Bosch 0445110 126
Este tipo de inyector es bobinado con una resistencia de 0,04 ohmios y es incorporado en el vehículo Hyundai Tucson o kia Sportage en las figura 38, se puede observar el voltaje de 48V con el que el inyector está operando, además se puede observar la duración del pulso de 1ms.
Figura 38. Voltaje de apertura inyector Bosch 0445110 126. Fuente: Autor
En la figura 39, se puede observar la corriente de 1.8 A con el que el inyector esta operando.
Inyector Bosch 0445110 250
Este tipo de inyector es bobinado con una resistencia de 0.03 homios y es incorporado en el vehiculo Mazda BT50 en la figura 40, se puede observar el voltaje de 48V con el que el inyector esta operando, ademas se puede observar la duracion del pulso de 1ms.
Figura 40. Voltaje de apertura inyector bosch 0445110 250 Fuente: Autor
En la figura 41, se puede observar la corriente de 1.8 A con el que el inyector esta operando.
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57
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Inyector Denso 1465A041
Este tipo de inyector es bobinado con una resistencia de 0.04homios y es incorporado en el vehiculo Mitsubishi L200, en las figura 42, se puede observar el voltaje de 45V con el que el inyector esta operando, ademas se puede observar la duracion del pulso de 1.3ms.
Figura 42. Voltaje de apertura inyector Denso 1465A041 Fuente: Autor
En la figura 43, se puede observar la corriente de 1.9 A con el que el inyector esta operando.
Inyector Denso 5226
Este tipo de inyector es bobinado con una resistencia de 0.04homios y es
incorporado en el vehiculo Hino 700, en las figura 44, se puede observar el voltaje de 48V con el que el inyector esta operando, ademas se puede observar la duracion del pulso de 0.8ms.
Figura 44. Voltaje de apertura inyector Denso 5226 Fuente: Autor
En la figura 45. se puede observar la corriente de 1.9A con el que el inyector esta operando
