Comprobando la presión máxima
Comprobando la presión máxima
de la bomba en sistemas Common
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Rail
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porFerFernannando do AAugeugerrii
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Como puede verse la válvula SCV regula la cantidad de combustible que pasa desde la bomba de baja presión o transferencia, a la bomba de alta presión, dejando ingresar a la misma mas o menos diesel. La válvula IPR esta dejando que el diesel que va al riel se fugue o escape hacia el retorno, por lo que de esta forma regula la presión.
Estas válvulas pueden venir una u otra, o también ambas como ocurre en las bombas Siemens
Vamos a ver el caso de una bomba de sistema common rail Denso, como el sistema que equipaalaTototaHilux
Esta bomba tiene una válvula del tipo SCV, de control de succión. La válvula es eléctrica, es decir una electroválvula.
Es del tipo normal cerrada. Esto quiere decir que si la energizamos en forma eléctrica, se abrirá al máximo, permitiendo de esta forma máximo ingreso de diesel a la etapa de alta presión y por lo tanto, mas presión o presión máxima.
Se pude energizar desde 12 voltios por medio de una lámpara en serie, vemos en la imagen que actua como limitadora de la corriente.
Si se conecta de esta forma, la válvula quedara abierta.
Simultáneamente se desconectan los inyectores eléctricamente para que el motor no arranque.
Luego se acciona el arranque y se verifica midiendo la señal delICP -sensor de presión en el riel- que el voltaje suba a 4 voltios. Esto ya equivale a un presión de mas de 1000 bares.
Téngase en cuenta, que mientra se acciona el arranque se debe tener conectado un multímetro en la señal del ICP de 3 cables que esta en el mismor riel y verificar el aumento de presión que se manifestará como un aumento de voltaje.
En caso de que no llegue a cerca de 4 voltios, podría ocurrir que haya fuga en los inyectores, donde un poco de fuga es normal, pero si están con mucha fuga se afectara la lectura que hace el ICP y el rendimiento del motor.
Abajo se podrá ver el video. Son dos, vea la parte 1 y luego la parte 2
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Cuando la presión en la parte superior del embolo disminuye, este asciende liberando la aguja y posibilitando la inyección.
El líquido contenido en esta zona superior es liberado fuera del inyector por un retorno.
Una forma práctica de evaluar el funcionamiento de los inyectores es medir los volúmenes vertidos por estos retornos en forma individual.
Una simple comparación de los caudales vertidos suele ser una prueba contundente del mal funcionamiento de los inyectores.
Por lo general inyectores defectuosos inyectaran mayor cantidad en los retornos.
En la grafica siguiente se puede ver ampliada la zona correspondiente a la parte superior del embolo donde se encuentra la válvula que libera la presión hacia el retorno permitiendo de esta forma la inyección.
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El sistema EGR persigue basicamente bajar la temperatura de la cámara de combustión en ciertas condiciones en las cual el efecto de formación de Nox es máximo. Para lograr esta reducción de temperatura el sistema permite un pequeño paso de gases de escape a la admisión con lo cual ingresan a la cámara de combustión gases que al haber sido ya quemados, no reaccionaran puesto que ya entregaron su energía en el proceso de combustión.
En este aspecto se forma en el interior de la cámara un efecto anticombustionante y el calor generado en la combustión baja.
A diferencia de lo que ocurre en motores de gasolina, donde el EGR deja pasar gases de escape en el momento de carga parcial o alta carga, en los sistemas Diesel, el EGR deja pasar gases de esacape en baja o mediana condición de carga.
Vale decir que la válvula EGR se encontará abierta en marcha lenta o carga parcial y se debe cerrar cuando la carga del motor aumenta. Es decir al acelerar.
Esto es así porque justamente en baja carga en la camara de combustión de un motor diesel hay mucho aire que se quema con un mínimo de combustible.
Entonces el exceso de aire sometido a alta presión y temperatura facilita la formación de Nox, ya que los componentes intergantes para la formación del Nox - Oxigeno y Nirogeno - estan presentes en ese momento.
El ingreso de gases quemados suplanta en parte al aire fresco, disminuyendo la formación de Nox y bajando la temperatura de la combustión.
Cuando el motor diesel acelera, el EGR debe cerrase ya que el gas de escape quemado limitara el ingreso de aire fresco. En caso de no hacerlo faltara aire a la combustión y el motor despedirá humo negro.
El humo que puede aparaecer en motores diesel al acelerar es muchas veces consecuencia de una válvula EGR que no cierra.
Es frecunete que los motores equipados con sistemas diesel common rail tengan EGR. Uno de los sistemas EGR mas comunes es el de válvulas controladas por vacio.
Estas válvulas tienen en la parte superior una toma de vació mediante la cual se comanda el movimiento del diafragma que permite el paso de los gases de escape al múltiple de admisión. Como en los motores diesel no existe vacio en el múltiple de admisión , se hace necesario la instalación de un depresor que se encarga de tener disponible el vació para que un solenoide comandado por el PCM le coloque y le quite el vació al diafragma.
Colocando un vacuónetro sobre la conexión de vacio de la válvula es posible ver su funcionamiento. Esto no garantiza que la válvula no este trabada, pero verifica el trabajo del vacio sobre la misma.
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La presión en el riel es generada por la bomba de alta presión. Esta bomba de inyección solo genera presión.
A diferencia de los sistemas de inyección mecánica tradicionales, no tiene ninguna puesta a punto respecto del motor.
La presión generada y regulada por componentes en la misma bomba es llevada al riel y desde ahí, repartida a los inyectores.
En el riel se encuentra instalado el sensor de presión, llamado por lo general de dos formas: -ICP : Sensor de control de la presión de inyección ( Injection Preassure Control)
El sensor de presión dispone de 3 cables de conexión con el PCM, tal como ocurre con otros sensores de presión.
Estos 3 cables son:
1-Positivo de alimentación de 5 voltios. 2- Señal al PCM
Justamente, evaluar la señal del sensor es una forma práctica de conocer la presión del riel, dado que es por medio de esta información que el PCM conoce la presión.
Esta es una señal de voltaje. Esta tensión varía entre un mínimo de aproximadamente 0.5 voltios a un máximo de 4.5 voltios, siendo mayor en voltaje cuanto mayor es la presión en el riel.
Si se coloca un voltímetro entre esta señal y masa será posible "medir" la presión en el riel analizando el valor de voltaje que se pueda leer en el voltímetro.
En la figura puede apreciarse la forma de conectar el voltímetro, téngase presente que es muy simple encontrar el cable de señal, con solo medir uno a uno, será fácilmente identificable el de 5 voltios y el de masa, el tercero será la señal que se esta buscando.
Esta señal en voltaje se encontrará normalmente con motor detenido en un valor de 0.5 voltios aproximadamente.
Al accionar el arranque dicho voltaje debe subir hasta 1 voltio o mas. La presencia de este voltaje será dará la certeza de que en el riel hay presión suficiente. Necesaria para que los inyectores puedan abrir y que la ECU los active.
Formas de onda en Inyectores
Diesel Common Rail
porFernando Augeri
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El circuito interno de PCM dispone de una fuente conmutada que eleva la tensión y mantiene cargado un capacitor o condensador que es luego descargado sobre el inyector.
El circuito parte de la siguiente base de funcionamiento.
La tensión de batería de 12 voltios es aplicada al circuito de la figura, el positivo llega a la bobina L1. El otro extremo de la bobina es conmutado a negativo por el transistor Q1 disparado a alta frecuencia desde el transistor Q2.
Q2 en este caso es un transistor Mosfet, y su gate esta siendo excitado a alta frecuencia ( 10 a 20 Khz) con pulsos provenientes de un generador no detallado en este análisis.
Como consecuencia da la rápida conmutación a masa en el extremo frio de la bobina L1 se producen picos de tensión inducida que alcanzan los 100 votlios aproximadamente.
Estos picos de tensión positivos y creados por la misma autoinducción de la bobina L1, pasan por el diodo D2 y " se acumulan " en el capacitor C1.
El interruptor se coloca a modo de análisis, al conectarlo y desconectarlo rápidamente el osciloscopio mostrará la forma de onda de la figura superior. Nótese que el osciloscopio se conecta entre ambos extremos del inyector SL1.
La pulsante observada en la figura tiene la frecuencia de conmutación del generador que excita el gate de Q2.
Este tipo de forma de onda será la observada en el osciloscopio cuando se conecta a un inyector Common Rail bobinado.
Del análisis de la forma de onda y comparación de señales sobre los diferentes inyectores se podrá determinar lo siguiente:
- Si hay señal de excitación sobre los inyectores.
- La forma de onda , sus valores máximos y su misma gráfica servirán para determinar el estado de la bobina del inyector, cableados y trabajo realizado por el PCM.
En las imagenes siguientes se puede ver como esta conectado el oscilosopio y como se ve la forma de onda explicada en el mismo.
Análisis de la Corriente de Apertura
de la aguja de un inyector diesel
porRaúl Hidrobo
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Podemos hacer una analogía y mirar que este tiempo de carga y la intensidad de corriente tienen relación directa con el tipo de bobina que se esté usando, así tendrá influencia en estos factores el número de vueltas y el espesor de la bobina por lo que tiene relación directa con el ohmiaje de dicha bobina.
Si consideramos para el análisis de la curva de excitación de corriente una bobina de un relé, conocemos que su ohmiaje está entre 40 y 60 ohm, al mirar la grafica de corriente en un osciloscopio podemos observar que para que el relé accione mecánicamente debe llegar a una corriente de apertura, lo que le lleva un tiempo de aproximadamente 5,6 msg. En este momento se observa en la grafica de la corriente un pequeño descenso propio de la inducción generada el momento de la unión de los contactos del relé y posteriormente se puede ver como la corriente llega a un valor máximo para mantenerse constante en condiciones normales de operación.
La imagen siguiente fue tomada con una punta de prueba amperometrica y está demostrando la corriente del circuito de control de un relé simple.
Para la explicación respectiva de la información técnica que encontramos en la curva hemos dividido la curva en varias secciones que se explican posteriormente.
La base de tiempo del osciloscopio esta a 2mseg/div.
Se puede ver que lleva a la bobina del relays 5,67 mS el alcance 105 mA de la Corriente Aquí.
El segmento AB nos indica el inicio del paso de corriente y por consiguiente el inicio de carga de la bobina, al llegar al punto C encuentra la corriente de carga de la bobina y por tanto su activación por lo que la curva desciende al punto E, mientras que la barra del contacto del relay se mueve a su posición completamente cerrada. Aquí es donde ocurre todo el movimiento mecánico,
Causando la desviación en la forma de onda llamada el efecto SeaGull.
Ahora bien, consideremos los valores de ohmiaje de las bobinas de los inyectores respecto a los ohmiajes de de bobinas de reles o electroválvulas y tendremos la siguiente tabla.
Funcionamiento de Inyectores
Piezoeléctricos
porFernando Augeri
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En estos inyectores, el solenoide que abría y cerraba la válvula para permitir el drenaje al retorno del diesel 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 0,2mseg. 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 aprox. 7 Amp. A este proceso se lo llama TENSION DE CARGA y CORRIENTE DE CARGA.
El aumento de tensión se logra gracias al 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.
En la siguiente grafica se aprecia la relación de corriente, voltaje y desplazamiento de la aguja del inyector.
A. Cantidad de preinyección B. Cantidad de inyección principal 1. Carrera de la aguja del inyector (mm) 2. Corriente de activación (amperios) 3. Tensión (voltios)
4. Ángulo del cigüeñal (grados del cigüeñal)
En la grafica se puede apreciar que existe una pre inyección y una inyección principal. Si se analiza la grafica de corriente se identifica que es necesario realizar una descarga de la corriente acumulada en el piezoeléctrico para lograr que el mismo se contraiga y pare la inyección.
Enelcasodedesconectarelinyectorjustocuandoestainyectandosegeneraunacondicióndeapertura permanente lo que podría arruinar el motor. Inyección constante.
Explicación del fenómeno piezoeléctrico
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. Vemos en la siguiente figura una imagen del inyector:
El elemento piezoeléctrico esta formado por unas placas metálicas separadas por un dieléctrico de cuarzo, semejante a la construcción de un condensador de placas planas.
Al aplicar una tensión de aprox. 70 voltios sobre las placas del dispositivo piezoeléctrico, el mismo se contrae, dado que el cuarzo que esta actuado como dieléctrico tiene esta particular propiedad. La distancia entre las placas disminuye y se abre la válvula que posibilita el drenaje del diesel hacía el orifico de retorno.
Pero al trabajar el dieléctrico contrayéndose genera voltaje, propiedad también del cuarzo presionado entre las placas, con lo que la tensión se eleva a unos 140 voltios, quedando este dispositivo cargado como si fuera un condensador.
Luego el PCM realiza una especie de cortocircuito entre los terminales de conexión, posibilitando la descarga de este "condensador" piezoeléctrico y el mecanismo se expande cerrando la válvula.
