Manual Curso Common Rail 1

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CURSO:

SISTEMAS DIESEL COMMON RAIL -1(TÉCNICA GENERAL Y FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS)

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[Año] INTRODUCCIÓN A LOS MOTORES DIESEL El motor de Ciclo Diesel funciona en forma sustancialmente distinta al motor de Ciclo Otto o de gasolina. El motor Diesel moderno aventaja en rendimiento al de Ciclo Otto. El motor de Ciclo Diesel fue Patentado por el ingeniero alemán Rudolf Diesel (1858 -1913) en el año 1893, cuando desarrolló su primer prototipo. Este motor no logró imponerse por la gran dificultad que representaba su aplicación práctica. No fue hasta 1920 en que encontró aplicación gracias a otro alemán, Robert Bosch, que perfeccionó la “Bomba de Inyección Distribuidora”. Aunque la organización de los elementos móviles (Cadena Cinemática) del Motor Diesel es la misma que la del Motor de Ciclo Otto, su ciclo termodinámico no, por lo que resulta necesario poner en claro algunos conceptos básicos en cuanto a su operación, que nos serán de gran importancia en el Diagnóstico de Fallas. Para esto, haremos un breve estudio comparativo entre el Motor a Gasolina y el Motor Diesel.

MOTORES DE CICLO OTTO:  En los motores de “explosión” o de Ciclo Otto (de encendido por Chispa) la nafta o gasolina es pulverizada y mezclada con aire, fuera de las cámaras de combustión, en una proporción aire-combustible muy exacta. Para un buen funcionamiento la proporción o relación entre el aire y el combustible debe ser lo más próxima posible a 14,7 partes de aire por 1 parte de combustible (14,7:1) y es llamada “Estequiométrica” o Ideal. Esta mezcla se debe enriquecer en las aceleraciones.  Mezclas más ricas que 9:1 ya no encienden y mezclas más pobres que 22:1 tampoco. A esto se lo llama “Límite de Inflamabilidad”.  La relación de Mezcla Aire-Combustible se controla con una “mariposa estranguladora” que regula la cantidad de aire que aspiran los cilindros y con la cantidad de Gasolina que se pulveriza. El motor de Ciclo Otto presenta condiciones de operación en donde la mezcla puede estar RICA o “Gorda” y POBRE o “Flaca” dependiendo del volumen de combustible inyectado en relación al aire aspirado.  Cuando la mezcla está Rica en condición de Carga constante, suele haber emisión de humos negros de fuerte olor por el escape. Cuando la mezcla está Pobre el motor suele sobrecalentarse. El motor solo opera correctamente dentro de una estrecha faja.  Toda la mezcla aire-combustible ingresa junta al cilindro en la carrera de Admisión y luego es comprimida para que se caliente pero no se auto inflame. La explosión es controlada mediante un punto caliente en la cámara que es generado por una “chispa” eléctrica que inicia la combustión. Toda la mezcla introducida “explota” junta.  La relación de compresión es baja (8:1 a 11:1) porque su aumento provoca la detonación o encendido espontáneo (pistoneo) según las características del combustible. El combustible está aditivado con “Antidetonantes” que le dan su “Índice de Octanos”. En la actualidad se destilan naftas que van de 91 Octanos a 100 Octanos. A mayor índice de octanos es mejor la nafta y se puede trabajar con Relaciones de Compresión más elevadas, aumentando el rendimiento del motor.  El control de la explosión se realiza por medio de la “chispa de Encendido”, pudiendo ser avanzada o atrasada con respecto al punto angular de cigüeñal conforme la necesidad según la carga motor y sus RPM para que la carrera motriz sea la más eficiente (punto de mayor presión) y el combustible se queme completamente.  El rendimiento Térmico del motor de Ciclo Otto es bajo, y rara vez supera el 40% pero su éxito radica en la sencillez de funcionamiento, su facilidad de reglaje y su aptitud

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[Año] para funcionar en altos regímenes. Su bajo rendimiento está relacionado con el llenado de aire (rendimiento volumétrico) que siempre es limitado por la mariposa, salvo en la condición de “Plena Carga” en donde la mariposa esta abierta a pleno y no limita la entrada del aire a los cilindros. Sus puntos de operación más deficientes son en “Ralenti” y en “Cargas Parciales” en donde el motor junta más vacío. MOTORES DE CICLO DIESEL:  En los motores de Ciclo Diesel no hay ningún dispositivo que prepare la Mezcla ni sistema de encendido. El motor aspira aire sin limitación por lo que su llenado puede ser considerado pleno (condición muy aproximada cuando el motor funciona a bajas vueltas). El agregado del “Turbocompresor” mejora esta condición en altas vueltas.  A menores RPM más se aproxima a la Combustión a Volumen Constante del Ciclo teórico (Ciclo de Carnot). Su mejor rendimiento se obtiene a bajas vueltas por lo que entrega su mayor cupla entre las 1200 y 2500 RPM. Encuentra dificultad en la operación a altas revoluciones por el acortamiento de los tiempos del ciclo térmico. En la gráfica inferior se puede observar las diferencias entre el Ciclo Termodinámico Ideal y el Ciclo Real. Los márgenes externos representan el funcionamiento teórico, combustión a “volumen constante” y la curva interior el funcionamiento real del motor. Otro factor que influye negativamente en el ciclo es que el proceso de la combustión dura un tiempo t (no es instantánea), durante el cual el pistón se ha movido agrandando el volumen de la cámara limitando con ello el aumento de la presión.

 En la carrera de compresión se eleva la presión del aire a valores de entre 20 y 35 bares (300 a 525 PSI) y aun mayores lo que produce un fuerte aumento de la temperatura que llega a 400 – 600°C.  En estas condiciones se inyecta en forma líquida el combustible, que primero debe evaporarse (pasar a fase gaseosa) en contacto con el aire caliente y luego mezclarse con el aire adyacente que le cedió parte de su temperatura, para comenzar a inflamarse espontáneamente cuando esta mezcla toma contacto con el aire caliente que viene empujado de atrás. Recién ahí comienza el proceso de combustión.

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[Año]  Este proceso genera el llamado Retraso a la Inflamación y es el responsable del “golpe Diesel” porque el primer gas oil que ingresa a la cámara no arde instantáneamente sino un instante después en conjunto con el resto de gas oil que continúa inyectándose durante el retrazo. Al arder todo junto se produce una explosión.  El Retraso a la Inflamación que genera el Golpe Diesel es más notable cuanto menor sea el volumen de combustible inyectado (en ralentí es más notorio que acelerando). Esto es así porque el Retrazo a la inflamación es de duración constante y no depende del volumen que se inyecta. Está influido por las siguientes magnitudes: -Diseño de la Cámara de Combustión. Se busca generar gran turbulencia a fin de acelerar la transferencia del calor del aire al gas oil. Pistón SAURER. DI vs. IDI. -Relación de Compresión elevada. Produce elevada temperatura del aire. -Calidad del gas oil. Poca cantidad de Hidrocarburos pesados que arden a mayor temperatura y más de livianos. Índice de CETANOS elevado (de 50 a 55). -Temperatura del aire. Importante en los arranques en frió. -Pulverización del gas oil. Cuanto mejor pulverizado esté serán más pequeñas las micro gotas y pasarán a fase gaseosa con más facilidad. Toberas Multi Orificio. -Elevadas presiones de inyección (de 300 a 2000 bares) mejoran la pulverización. Por lo general en los motores modernos y con combustible adecuado el Retrazo a la Inflamación dura alrededor de 1 mseg.  Retraso a la inyección: Se produce desde el momento del inicio del suministro de la Bomba Inyectora hasta que se inicia la inyección. Depende de la longitud de los caños.  La relación de mezcla aire – combustible es variable con la carga. En ralenti la relación es de 70 a 80 partes de aire por 1 parte de gas oil (70/80:1). En cargas parciales se encuentra en 30/50:1 y en plena carga 17/20:1 siendo su operación la menos eficiente porque se aproxima al funcionamiento del Ciclo Otto a plena carga.

RELACIONES AIRE – COMBUSTIBLE DE LOS MOTORES DIESEL -RALENTI = 70/80 de aire por 1 combustible. -CARGAS PARCIALES = 30/50 de aire por 1 combustible. -PLENA CARGA = 17/20 de aire por 1 combustible.  El motor diesel siempre opera en exceso de aire y sin limitación a la admisión por lo que las pérdidas por “Bombeo” son mínimas en contraposición al motor de Ciclo Otto. Tiene un rendimiento que en general supera el 50%, aun mayor si es turbo comprimido.  El motor diesel es más “ENDOTERMICO” que el de Ciclo Otto disipando menos calor de la combustión al ambiente (pérdidas térmicas), lo que le da un rendimiento superior.  El gas oil en el motor Diesel, a diferencia de la nafta o gasolina, rinde su energía al máximo aunque se queme en exceso de aire. Esta es la “ventaja” del motor Diesel.  Los “Humos” del Diesel no son producidos porque la mezcla esté “Rica o Pobre” como en el motor naftero si no por desajustes en la inyección o estrangulamientos a la admisión (restricción de aire). En Diesel no existe el concepto de RICO – POBRE.

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[Año] Como vemos, el motor de Ciclo Diesel tiene grandes ventajas en comparación con el de Ciclo Otto, pero por contra partida requiere de un control de la inyección muy preciso que cuando no se encuentra en condiciones inhabilita su funcionamiento o hace que contamine en exceso por la producción de Humos.

HUMOS DEL DIESEL Azulados: Sube aceite por desgastes o pérdidas por el turbo. Blancos: Vapor de Gas oil. Combustible sin quemar. Inyección muy atrasada o motor fuera de punto. Cámaras frías, malas pulverizaciones. Formación de aldehídos. Negros: Combustión incompleta. Residuos muy complejos producidos por “Cracking” que es el desdoblamiento de las moléculas de HC del combustible (Hidro Carburos). HC livianos arden fácil (200°C), HC pesados arden a más Temperatura (350 a 400°C) formando alquitranes y carbón (humos negros). Son producidos por inyección levemente atrasada, fugas de aire por los Aros de Pistón que generan bajas presiones de compresión por falta de aire. Los humos negros en general no se producen por exceso de combustible si no por FALTA DE AIRE (fugas o restricciones en la admisión) produciendo un ambiente enrarecido por los gases dentro de la cámara que lentifica la combustión del último combustible inyectado. Resumiendo: Los humos negros son Gas oil incompletamente quemado. Se mejora con turbulencias del aire de admisión, adecuada pulverización y con control del avance. También son producidos por pérdidas en inyectores y bombas desregladas. Los humos blancos son Gas Oil “crudo”, vapores de gas oil sin quemar. Fuerte olor.

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Además, el combustible diesel debe ser capaz de arder (encenderse) espontáneamente.

RETRASOS EN EL DIESEL Son de dos tipos: Retraso a la Inyección y Retraso a la inflamación. Retraso a la inyección: Es producido por el traslado del golpe de inyección desde la bomba (comienzo de suministro) a los inyectores (comienzo de la inyección). Depende del largo de los caños de los Inyectores Es independiente de las revoluciones del motor. El golpe de inyección diesel viaja por los caños a la velocidad del sonido, que en un líquido es de alrededor de 1500m/seg. Por lo que para un caño de 75cm es de alrededor de 0,5 mseg. Típica de 0,5 a 0,7 mseg. Retraso a la Inflamación: Es producido por el pasaje de la fase líquida a la fase gaseosa del Gas oil, el cual no puede formar una mezcla inflamable hasta que no se gasifica.

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[Año] El Gas Oil es inyectado líquido (pulverizado) y por el calor del aire comprimido se vaporiza entre los 200 y 300°C. dependiendo de la calidad del gas oil y del número de CETANOS. El Gas Oil se inyecta líquido porque se utilizó como medio físico de transmisión de presión, dado que el golpe de inyección se transmite al inyector por el mismo gas oil. El índice de Cetanos indica la “facilidad con que el combustible arde espontáneamente”, es decir, su inflamabilidad. A mayor número de Cetanos mayor tendencia a la auto inflamación y menor demora a la inflamación. Los combustibles diesel modernos deben ser livianos para tener un punto de gasificación bajo (alto contenido de Kerosén) y tienen un índice de Cetanos de 50 a 55 como mínimo. El Retrazo a la Inflamación produce el “Golpe diesel”, el cual puede ser controlado ajustando la inyección, pulverizando mejor y con la “Inyección Piloto o Pre-Inyección”.

EL MOTOR DIESEL Y LA CONTAMINACON AMBIENTAL En rigor, el motor diesel moderno, con la inyección de combustible bien reglada, produce menos contaminantes que el motor de gasolina, además es más eficiente. Como ya dijimos, el prototipo de Rudolf Diesel no tuvo aplicación vehicular hasta 1920 por la dificultad que presentaba la inyección del combustible a alta Presión. Rudolf Diesel utilizaba aire comprimido para forzar el ingreso del combustible en el cilindro al final de la carrera de compresión, lo que suponía una instalación muy voluminosa no aplicable en automotores. Esto postergó muchos años su aplicación práctica retrazando su desarrollo.

Fue Robert Bosch quien alrededor de 1920 desarrolló y fabricó en serie el primer dispositivo mecánico de inyección permitiendo la aplicación vehicular del motor de Diesel.

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[Año] Bosch desarrolló la Bomba de Inyección Mecánica, dispositivo relativamente sencillo que era movido por el mismo motor. Estas bombas reciben el nombre de “distribuidoras”.

Bosch unificó en un solo dispositivo (la Bomba Distribuidora) la Creación de la Presión y la Distribución de la Presión, fases que Rudolf Diesel había separado. En los modernos sistemas Common Rail y HEUI se vuelve al criterio de Rudolf Diesel. Por un lado se genera presión (Bomba de Alta Presión) y por otro se la distribuye en las inyecciones (pulsos de inyección) con los inyectores electrónicos (división de funciones). La bomba de inyección de Bosch se utilizó ampliamente con mejoras hasta nuestros días. Una bomba de inyección es un dispositivo mecánico, relativamente sencillo, que unifica la “generación de la alta presión” con la “distribución de las inyecciones”. Todo esto con arreglo a la posición angular de los respectivos pistones y el tren de válvulas. Su ventaja mayor es la sencillez de funcionamiento. Su desventaja radica en que al ser un dispositivo accionado por perfil de levas y con controles hidráulicos y mecánicos no resulta muy eficiente en el manejo de los transitorios de operación que en los motores automotrices son permanentes. Es por esto que el motor diesel contamina y produce humos. Las bombas mecánicas se utilizaron ampliamente hasta pocos años atrás, demostrando mucha fiabilidad y uso prolongado.

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[Año] A finales de la década de los 80, las regulaciones ambientales en Europa determinaron la necesidad de adicionar control electrónico a la Bombas distribuidoras. Los primeros controles electrónicos solo involucraban el control del Avance y a los anticontaminantes (EGR), dado que con ello se reducen en un 80% los contaminantes. Se comenzó a experimentar con “Pre-Inyecciones” o “Inyecciones Piloto” del tipo mecánicas, con el fin de disminuir el “golpe diesel”, la emisión de “Humos” y la formación de NOx (óxidos de Nitrógeno). Para ello se utilizaban inyectores de “doble resorte”. En la gráfica inferior (presión – ángulo del cigüeñal) se observa la evolución de la presión en la cámara con y sin pre-inyección.

El exacto punto de inyección del diesel, influye favorablemente sobre la formación de NOx y la emisión de Humos. Esto se puede apreciar en la gráfica inferior.

En la gráfica se puede observar como mediante el uso de la EGR (AFR) se disminuyen los NOx pero en un punto comienzan a aumentar los HC (Hidro Carbonos no combustos) y el CO (monóxido de carbono). El punto de inyección también influye favorablemente.

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[Año] Luego, promediando los años 90, se avanzó sobre el control del caudal inyectado, anulando todo el control de la bomba por cable (desvinculación del pedal a la bomba). Los transitorios de funcionamiento en un motor automotriz hacen que a bajas revoluciones y con cargas motor altas no se pueda evitar la formación de humos por exceso de caudal inyectado. La única posibilidad era independizar el caudal a inyectar del pedal del acelerador que movía la palanca de caudal de las bombas mecánicas. Se “robotizaba a las Bombas, siendo la ECU la que mediante cálculos debía realizar una inyección no Humeante. Para esto, toma como un dato más a procesar (entre otros) la demanda del conductor (señal de posición del pedal del acelerador) e inyecta minimizando el humo. Con el advenimiento del control EDC (control de caudal, avance y anticontaminantes) sobre las bombas se consiguió una gran disminución de las emisiones, al ajustar con mucha precisión la inyección, sobre todo en los transitorios. Simultáneamente se comenzaban a ensayar nuevos equipos de inyección que utilizarían técnicas novedosas.

En la imagen superior se observa una Bomba Bosch VP 44 totalmente electrónica.

En la imagen superior se observa una Bomba Delphi-Lucas EPIC DCU electrónica. Las Bombas Distribuidoras con control electrónico (EDC) cumplieron su cometido logrando reducir notablemente la contaminación de los motores Diesel. Esto debido fundamentalmente al ajustado control del caudal inyectado y del avance a la inyección. Sin embargo regulaciones estatales más exigentes y los nuevos desarrollos, determinaron que se vayan imponiendo otros sistemas en donde ya no existe la bomba distribuidora. En la actualidad (2008) se siguen fabricando vehículos con Bomba Distribuidora (Megane, Kangoo, Corsa, Meriva, Astra, Gol, etc.) A partir del año 2000 se generalizaron otros tipos de control mucho más precisos de la inyección Diesel. Estos sistemas prescinden de la utilización de bombas distribuidoras con

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[Año] lo que ahora se tiene un control extremadamente preciso del “comienzo de inyección” que reduce aun más la contaminación y logra mayores potencias y confort de manejo.

Los sistemas que se han impuesto en la actualidad son:

COMMON RAIL

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INYECTOR BOMBA (PDE o UPS

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HEUI System

Aunque el más generalizado y con más futuro es el Common Rail, daremos un vistazo general a los otros sistemas.

- SISTEMA INYECTOR BOMBA: También llamado PDE o UPS, es aplicado en forma generalizada en los grandes motores diesel de camiones, maquinaria, barcos y estacionarios. En automóviles es utilizado por el grupo VW-AUDI quién lo coloca en todos sus nuevos motores TDi (VW no utiliza el sistema Common Rail) y en camionetas es utilizado por la marca Inglesa LAND ROVER (TD5 y TD6). Como se ve consta de una Bomba-Inyector por cada cilindro que es activada por Balancines que son accionados por el Árbol de Levas del motor. En estos motores no se observan caños de inyectores sino una entrada de gas oil a la Tapa de cilindros y una tubería de retorno que sale de la “culata”. En la Tapa hay 2 “Galerías de Combustible”.

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[Año] Sus puntos más favorables son la muy alta presión de inyección (es el sistema que puede levantar más presión en la actualidad, más de 2100 bares) lo que mejora la pulverización. Sus limitaciones son la imposibilidad de realizar “múltiples inyecciones” y que la inyección sigue vinculada a un perfil de Leva, debiéndose acotar a esa posición angular del cigüeñal. Esto a futuro trae aparejada la dificultad de la operación con “Filtro de Partículas o Filtro FAP” que requiere de “Post-Inyecciones” para su regeneración.

En la figura superior se observa la instalación hidráulica de un sistema Inyector – Bomba.

En la figura superior se observa el detalle de funcionamiento del Inyector – Bomba.

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[Año] Para que se produzca la inyección, la ECU aplica un “Pulso eléctrico” sobre la bobina del Inyector que cierra el retorno de la Bomba y permite el aumento de presión, la cual es aplicada sobre la aguja del inyector levantándola. Se produce la inyección de gas oil. El Inyector – Bomba es el sistema más ampliamente utilizado en camiones por su excelente comportamiento a bajas vueltas de motor. Presenta deficiencias notorias con el aumento del régimen por lo que estos sistemas difícilmente superan las 4500 RPM.

- Sistema Inyector Hidráulico-Electrónico: También llamado “Inyector HEUI” (Hydraulic and Electronic Unit Injector). Es aplicado en motores de camiones medianos de Ford (F Series 250 y 350 motor 7.3L TD Navistar V8) e Internacional (Navistar 7.2L TD) y en motores de Caterpillar (Cat 3126) utilizados en los camiones Chevrolet Kodiak. En vehículos livianos es utilizado en los motores Diesel de 3.0L TDi de ISUZU (Trooper). Consiste en acumular en una “Galería de la Culata” aceite a alta presión (el mismo aceite de lubricación de motor) y utilizarlo para mover el elemento de un Inyector-Bomba como si fuera una “Bomba Hidráulica” Amplificadora de Presión. Para esto el sistema dispone de una Bomba de Alta Presión de Aceite (bomba de pistón). La presión de aceite, acumulada en la galería, es aplicada al inyector por medio de una Electro válvula controlada por pulsos por la ECU (de 40 a 220 bares de presión de aceite). Esta presión es amplificada dentro del inyector de 6 a 8 veces según el sistema, obteniéndose presiones de inyección de 280 bares a 1500 bares. La inyección no depende de la posición angular del cigüeñal como en los Inyector Bomba, lo que le da al sistema una gran elasticidad permitiendo inyecciones múltiples en cualquier punto del giro del cigüeñal, permitiendo un mejor tratamiento de los anticontaminantes. Su punto más delicado es el mantenimiento, dado que las fallas más comunes tienen su origen en la contaminación del aceite motor producto de un mantenimiento deficiente.

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En la figura se observa en corte un inyector HEUI con sus partes: Solenoide (superior), Bomba Hidráulica (sección media) e Inyector – Tobera (parte inferior).

El sistema regula la presión de aceite con una válvula IPR (Injection Pressure Regulador) y sensa la presión en la Galería de aceite con un sensor ICP (Injection Control Pressure).

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[Año] - SISTEMAS COMMON RAIL: Sistema con riel acumulador de presión común. Tiene una bomba de alta presión que bombea Gas Oil presurizado a un reservorio (Rail) al que están conectados todos los inyectores. La presión de inyección está disponible en todo momento en la Tobera del inyector, por lo que se achica notablemente el “Retraso a la Inyección”. Los inyectores para funcionar necesitan simultáneamente de la “Alta Presión” y del “Pulso Electrónico”. Si falta alguna de la dos cosas no se produce la inyección. En la actualidad es el sistema más aplicado en automóviles y camionetas. También se está comenzando a aplicar en lo camiones (Renault, Iveco, motores pesados Cummins). En general hay 2 tipos de inyectores Common Rail, para aplicaciones livianas y pesadas. En la figura inferior se observan inyectores Common Rail de servicio pesado (camiones)

En la figura inferior se observa un equipo Common Rail completo para motores livianos.

Es el sistema más versátil y con más futuro dentro de la técnica del motor Diesel. En su desarrollo se ha ido perfeccionando, aumentando la presión máxima de trabajo desde los 1300 bares de la primera generación hasta los 1800 bares de la tercera generación.

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[Año] La carrera por el aumento de la presión de inyección se fundamenta en los límites físicos que se imponen cuando se pretende hacer girar un motor diesel a más de 5000 RPM.

Cálculo de la duración de una revolución con el motor a 6000 RPM: 6000 RPM= (6000/60) RPS = 100 RPS 6000 RPM = 100 RPS Siendo RPM Revoluciones por Minuto y RPS Revoluciones por Segundo. El tiempo que dura 1 Revolución es: 1/100 = 0,01 segundo = 10 mseg. Por vuelta Teniendo en cuenta que se puede inyectar solamente en los 45 grados antes del PMS. Tenemos que el tiempo disponible para la inyección es:

360° / 45° = 8 por lo que sobre 1 revolución tenemos 10 mseg. / 8 = 1,25 mseg de tiempo disponible para inyectar Como se observa la única manera de llevar a un motor diesel a las 6000 RPM es poder inyectar todo el gas oil necesario para esa condición de carga en menos de 1.25 ms. A esto hay que sumarle el “Retraso a la inflamación” del gas oil, que con un buen combustible, se puede estimar en 0,5 mseg. Como se observa, la inyección nos queda fuera de ángulo y comienza la combustión humeante.

ESTUDIO DE LOS SISTEMAS COMMON RAIL El Common Rail viene a resolver este problema. Este sistema maneja permanentemente 2 variables simultáneas: El Tiempo de Inyección y La Presión de Inyección Pudiendo la ECU variar, dentro de límites de programación, la Presión de inyección de 250 bares en Ralentí a 1800 bares según el sistema y el Tiempo de Inyección de 0,3 ms. a 1,5 ms. según la necesidad de carga motor.

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[Año] En los sistemas diesel convencionales (Bombas rotativas o lineales) la generación de presión, la dosificación del combustible y distribución de la inyección son asumidas por un mismo dispositivo. Esto trae aparejado los siguientes inconvenientes: - La presión de inyección aumenta proporcionalmente a las revoluciones de la bomba y al caudal a inyectar. A más revoluciones mayor presión, a mayor caudal mayor presión. - Durante la inyección la presión aumenta, pero hacia el final de la inyección la presión disminuye otra vez hasta el valor de cierre del inyector. Las consecuencias de esto son: - Los caudales de inyección pequeños se inyectan con presiones más bajas y la presión de punta es más del doble de la presión media. - El desarrollo de la inyección es de perfil aproximadamente triangular. Esto quiere decir que a bajas vueltas el motor no desarrolla todo su potencial, por tener una baja presión de inyección y que a altas revoluciones la presión de punta es muy superior a la necesaria. Además aparece el “Retraso a la Inyección”.

En el Sistema Common Rail esto no sucede dado que la generación de la presión está separada de la dosificación y de la inyección del combustible. Esto permite tener una presión de inyección independiente de las revoluciones y da mayor libertad en el control del avance de la inyección, Así mismo, permite a los motores desarrollar todo su potencial en cualquier régimen motor. La mayor pendiente en la gráfica de inyección CR (flancos ascendente y descendente bruscos) también permite introducir más combustible en menos tiempo y cortar rápidamente la inyección, que es lo que se busca en altas vueltas. El Sistema Common Rail divide el volumen a inyectar en una o varias “Pre-Inyecciones, una Inyección Principal y en los casos que la gestión de Anticontaminantes lo indique se agrega una “Post-Inyección” retrasada (NOx y Regeneración del Filtro de Partículas). Breve historia del Sistema Common Rail Los motores Diesel de Inyección Directa tienen ventajas termodinámicas sobre los de Inyección indirecta dándoles un rendimiento superior. El problema es que son muy “rústicos” (especialmente en ralentí y en transitorios) porque producen mayor golpe diesel. Por este motivo, se utilizaron, incluso en motores de camiones (Mercedes Benz 1114), hasta bien entrada la década de los 80.

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[Año] Fue allí donde se comenzó a experimentar equipos diesel de inyección directa para motores de automóviles. Primero se introdujeron las Bombas electrónicas y simultáneamente se comenzó a investigar sobre el funcionamiento del motor diesel y la mejora de su ciclo térmico. Para 1988 el Departamento de Ingeniería de diseño de Magneti Marelli, subsidiaria de Fiat Auto, comenzó a trabajar en un nuevo sistema que le de al motor diesel rangos de funcionamiento más suntuosos. El desarrollo se basa en trabajos que habían realizado Investigadores de la Universidad de Zurich (Suiza) sobre el control de la inyección diesel mediante un acumulador que almacena gas oil a presión y la deja disponible para inyectar. Esto tenía por objeto anular el “golpe de inyección” y el “Retraso que ocasiona”. Para 1992 Marelli ya tenía el prototipo del nuevo equipo de inyección y busca un socio especializado para su terminación y fabricación a escala. En 1994 Marelli cede sus derechos a la empresa Robert Bosch quien termina el diseño y fabrica sus primeros sistemas comerciales que se aplican en automóviles Mercedes Benz y BMW. En 1998 Fiat lo aplica en el Alfa Romeo 156 JTD obteniéndose resultados impensados en potencia, consumos y contaminantes. Todavía el sistema era muy costoso y las regulaciones gubernamentales permitían el uso de Bombas Distribuidoras por lo que se aplica solo en autos de alta gama. A partir del año 2000 la Norma EOBD (European On Board Diagnistic) reglamenta el tope de emisiones para los motores diesel de automóviles y regula por el año de fabricación los estándares de emisión. Allí comienza a ser utilizado por la mayoría de las montadoras. La norma estableció para el año 2005 límites muy estrictos a los cuales solo se puede llegar con un control muy fino de la inyección. Es allí donde el Sistema Common Rail se hace excluyente en los motores diesel aplicándose en forma generalizada.

Las partes principales de un Equipo Common Rail: En la actualidad existen 4 fabricantes de equipos Common Rail en orden de aparición:

BOSCH - SIEMENS - DELPHI - DENSO Aunque existen diferencias entre ellos, los principios de operación básicos son los mismos. Los componentes principales de un equipo Common Rail son:

Bomba de Alta Presión – Riel o Acumulador de Presión – Electroinyectores – ECU Pasaremos ahora a estudiar en forma genérica a estos componentes para luego verlos en detalle según la marca del equipo de inyección. -Bomba de Alta presión: Es la encargada de generar la “Alta Presión” en el Rail. Puede tener o no “Bomba de Transferencia” de paletas integrada en ella. En algunos sistemas la transferencia se realiza con una bomba eléctrica colocada dentro o fuera del tanque. Tiene una “Relación de Arrastre” de 0.5 (2:1). No necesita para su funcionamiento de una puesta a punto, porque solamente “genera alta presión”. En algunos sistemas lleva un “calado” o punto pero no es por su funcionamiento sino para disminuir los ruidos y vibraciones por “compresión de bomba vs. Pulso de inyección” y los “golpes de Ariete”

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[Año] que esto genera (Bomba Bosch CP3 aplicada en Chevrolet S10, Ford F-100 Super Duty). En otros casos lleva un calado o punto porque, solidario a su eje, está montada la “campana” del sensor de Fase (CMP en Clío II 1.5LTdi - Delphi CR). Una vuelta de Bomba “Radial” (2 vueltas motor) son 3 emboladas de alta presión. En general tiene integradas 1 o 2 Electro Válvulas para regular la presión del Rail. Estas Válvulas controlan a la Bomba “por Entrada” o “por Salida” según el sistema. En algunos sistemas la Válvula de regulación de presión (por salida) puede estar en el Rail. En el arranque la Bomba es capaz de generar 200 bares después de 2 vueltas de motor. La forma externa de las bombas y su funcionamiento varían de un equipo a otro.

En la figura de arriba se observa una Bomba Bosch CP 1 con control por Salida. Las primeras bombas fueron Bosch y solo tenían Control por Salida o Válvula PCV. Este control supone comprimir siempre la totalidad del gas oil y luego regular la presión por “estrangulamiento de un retorno de esa alta presión al tanque. En la segunda generación del Common Rail se descubrió que era más eficiente regular a la presión del Rail controlando a la bomba “por Entrada” limitando el combustible a comprimir.

En la figura de arriba se observa una Bomba Siemens con Control por Entrada y por Salida

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[Año] Los nuevos desarrollos controlan a las Bombas mayoritariamente por Entrada, limitando el volumen a comprimir a lo estrictamente necesario para la consigna de presión calculada por la ECU y determinada por la carga del motor. Esto aliviana a las bombas y hace que consuman menos potencia de la cadena cinemática cuando no es necesario. A estas Válvulas que controlan la presión del Rail se las llama, según los sistemas:

 Control por Entrada:  Control por Salida:

VCV SCV PCV IPR

(Volumetric Control Valve). (Suction Control Valve). (Pressure Control Valve). (Injection Pressure Regulador).

Cuando la Válvula reguladora de presión está localizada en el Rail el control es siempre por salida (PCV o IPR), dado que esta Válvula envía al retorno el combustible de la presión sobrante dentro del Rail. En general las Bombas de Alta son accionadas por un “eje de excéntrica”.

- Rail, Riel o Acumulador de Presión: Es un depósito de combustible presurizado con el adecuado volumen para que haya suficiente suministro para los inyectores (evitar la caída de presión con la apertura del inyector) y que se moderen los golpes de presión (golpe de ariete) que se producen cada vez que se cierra un inyector. Para ello, tiene un volumen que oscila según el motor de 15 cm3 a 25 cm3. Comúnmente tienen forma tubular (flauta) aunque en algunos sistemas es esférico (Delphi CR). Siempre tiene integrado al Sensor de Presión del Rail llamado FRP (Fuel Rail Pressure) o ICP (Injection Control Pressure) que le informa a la ECU la Presión existente en el Rail. Al Rail llega siempre una tubería de Alta presión desde la Bomba de Alta y tiene un racor de conexión para cada inyector. En ellos se conectan los caños inyector – rail.

Las imágenes muestran los detalles de los Rail tipo Rampa o flauta, sus funciones y componentes

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- Electroinyectores Common Rail: Son controlados por el PCM. Operan por la simultaneidad de 2 condiciones: Presión aplicada superior a los 150 bares y Pulso eléctrico de control (ECU). Si no hay presión en el Rail, en general la ECU no entrega los Pulsos de inyección. En la mayoría de los casos trabajan con “Alta Tensión” (de 70V a 120V), aunque en algunos sistemas funcionan con 12V (Delphi CR). Los 2 cables del inyector siempre están conectados al PCM y la tensión no está presente en el inyector sino solamente durante el pulso de inyección, desapareciendo luego. Las toberas son similares a los de cualquier inyector de Inyección directa, la diferencia se encuentra en la parte superior del inyector donde están alojadas la “Cámara de Control”, la “Válvula de Control” y el “Actuador del Inyector”, Bobinado o Piezoeléctrico. Todos funcionan bajo el mismo principio, las diferencias, además de la forma externa, están en el tipo de “Actuador del Inyector”. Estos actuadores pueden ser del TIPO BOBINADO (el más común de los dos) o del TIPO PIEZO ELECTRICO (en la actualidad solo Siemens). En todos los sistemas Common Rail, los pulsos de Inyección son muy cortos, de 500seg. a 1500 seg. y aun menores en los Inyectores Piezoeléctricos.

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Cada fabricante de equipo tiene sus propios inyectores. Las toberas son similares, observándose las diferencias en la parte superior donde se encuentran los mecanismos específicos de control del inyector. El principio de operación de todos los inyectores Common Rail es el mismo. FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR COMMON RAIL: El funcionamiento de todos los inyectores common rail se basan en un juego de fuerzas en equilibrio dentro del inyector. El pulso eléctrico determina la ruptura del equilibrio y esto produce el movimiento de la aguja del inyector permitiendo la inyección. Veamos esquemáticamente el funcionamiento:

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[Año] Se observa que la presión del Rail es aplicada en la tobera, sobre el “chaflán” de la aguja del inyector, llamada “Cámara de Inyección” y también sobre la parte superior del inyector denominada “Cámara de Control”. Como las presiones aplicadas arriba y abajo son iguales el inyector permanece cerrado forzado por el resorte. Estos resortes vienen calibrados para aplicar una presión equivalente a 150 bar.

Si F1 = F2 entonces F1 + FR (fuerza del resorte) son mayores a F2 “cerrando el inyector. El Sistema de Fuerzas Actuantes sobre el inyector es el siguiente: 1 la Presión dentro de la Cámara de Control. 2 la Presión ejercida por el Resorte (aproximadamente 150 bares) 3 la Presión en la Cámara de inyección. La presión ejercida por el Resorte refuerza la presión existente sobre la Cámara de Control.

Si F2 es mayor que F1 + FR se produce la inyección Esta condición se dará cuando el Pulso de Inyección abra la Válvula de Bolilla y fugue por el orificio de retorno la presión en la Cámara de Control. Esto desequilibra al Sistema de Fuerzas actuantes y la aguja del inyector puede levantarse y comenzar la inyección.

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La inyección se produce cuando el PCM aplica un Pulso eléctrico sobre el Actuador del Inyector. Este pulso abre la Válvula superior que libera presión en la Cámara de Control y ahora se desequilibraron las fuerzas actuantes produciéndose la inyección. La inyección durará el tiempo que esté la válvula abierta. Cuando desaparece el Pulso Eléctrico, la Válvula se cierra nuevamente y esto trae un nuevo equilibrio en el Sistema de Fuerzas actuantes en el inyector. El inyector se cierra.

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De lo explicado se devienen las siguientes conclusiones:  Para que haya inyección debe haber en el Rail una presión superior a la del Resorte del inyector capaz de levantar a la aguja. Los sistemas Common Rail no inyectan con presiones de Rail inferiores a 180 – 200 bares.  Cada vez que se produce una inyección hay una gota de combustible por el Retorno del inyector. El caudal de Retorno es proporcional al caudal que se inyecto. Es por esto que la Bomba de Alta Presión debe ser capaz de generar presiones y volúmenes de combustible que cubran esta demanda. El inyector no debe tener pérdidas por el retorno si no se la aplica el Pulso de Control. Volúmenes de retorno muy grandes producidos por

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

inyectores defectuosos “tiran abajo” la presión del Rail y el sistema no puede operar si hay baja presión. El sistema maneja hasta las 3000RPM aproximadamente una Pre-Inyección y una Inyección Principal. A altas revoluciones la Pre-Inyección se corta.

Se debe tener especial cuidado en el cambio de inyectores. Para esto es necesario reemplazarlos por los que tengan exactamente el mismo código o referencia. Externamente pueden ser iguales pero los caudales de inyección no corresponder. En el ejemplo de abajo se muestran las marcas de los inyectores Bosch de distintos modelos.

- Computadora o ECU: Procesa la información de los sensores, tomando en cuenta especialmente las señales del Sensor de Presión en el Rail (FRP), las RPM y la Posición angular del Cigüeñal (CKP), la posición del árbol de levas (CMP), la posición del acelerador (APP) y un conjunto se señales complementarias de otros sensores, a fin de ajustar correctamente el “comienzo de inyección” y el “caudal inyectado”. Controla con extremada precisión a los actuadores del sistema, entre los cuales tenemos a los Inyectores, las Válvulas de la Bomba de Alta Presión (VCV o PCV), y a otros dispositivos como relés y electroválvulas que permiten un correcto funcionamiento del motor. En la figura de abajo se observa el plano de conexión.

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En la figura superior se observa 2 ECUs o PCM de Common Rail con las pineras más comunes, aunque existen otros modelos con pineras distintas. Observar la “tapita” de goma en la parte trasera. Es para que pueda entrar aire pero no agua a la placa de circuito impreso. Todas estas ECU tienen en su interior un “Sensor Barométrico” que con su señal informa al PCM la presión atmosférica para compensar la inyección según esta presión.

ESTUDIO DE LOS 4 EQUIPOS DE INYECCIÓN COMMON RAIL Si bien todos los equipos Common Rail funcionan con principios similares, existen diferencias entre ellos que debemos tener en cuenta al momento de encarar e diagnóstico de fallas. En Common Rail, encontramos que las terminales automotrices compran a los fabricantes equipos de inyección completos, por lo que el proveedor entrega a la fábrica la bomba, los inyectores, los sensores y actuadores específicos. Un mismo equipo puede estar colocado en distintas marcas (Delphi CR en Clío y Focus) y en una misma marca se utilizan distintos equipos (Peugeot 206 con Bosch y 307 con Siemens). Las fallas en los sistemas Diesel Electrónicos, y en especial la de los sistemas Common Rail, presentan al técnico notorias dificultades porque pueden involucrar componentes y repuestos muy costosos. Solamente con un profundo conocimiento de los equipos, el uso de instrumental de diagnóstico y mucho razonamiento se llegará rápida y acertadamente a la buena resolución. Muchos dispositivos se repiten en los distintos equipos de inyección, por lo que profundizaremos los Sensores y Actuadores sobre un Equipo Bosch y luego veremos los detalles diferentes en las otras marcas de equipos Common Rail.

- Equipos Bosch: Existen en la actualidad 2 equipos diesel Bosch aplicados en automóviles y camionetas: CP1 y CP3. El CP2 es aplicado en camiones o maquinaria. El tipo de equipo está determinado por el tipo de Bomba de Alta presión que utiliza, las cuales tienen notorias diferencias.  Bomba Bosch CP1: Es una bomba radial de 3 elementos a 120° cada uno. Regula por SALIDA con una Válvula PCV del tipo N.A. (Normal Abierta) es decir que si no está conectada y accionada por la ECU la Bomba no genera Alta Presión. En algunos montajes tiene incorporado un Actuador en la parte superior que se llama

“Inhibidor del Tercer Pistón” cuya función es desactivar a un pistón de la bomba cuando

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[Año] las condiciones de carga lo permiten. Esto se realiza con el objeto de alivianar la bomba y reducir la potencia que esta toma de la “cadena cinemática”.

Es aplicada en Peugeot (206, 306, 406, 307, 807, Partner), Citroen (Xsara, Picasso, Berlingo), Fiat y Alfa Romeo, Nissan Frontier, BMW y Mercedes Benz. Puede tener alguna variante como en la Sprinter, que localiza la PCV en el Rail en lugar de la salida de la Bomba. Sus circuitos de Alta y Baja Presión son como se observa en la figura inferior.

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En general las Bombas CP1 suelen tener Bomba de Transferencia eléctrica en el tanque. La misma es comandada por un Relé de Bomba como en un motor naftero. Esta presión es regulada en el filtro de combustible a 2-2,5 bares. Si no hay presión de transferencia no pasa el Gas oil a los elementos de bombeo y no hay presión en el Rail.

En la gráfica superior se observa en detalle a la Bomba Eléctrica de Transferencia.

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Los 3 Elementos de Bombeo, accionados por el eje, funcionan de la siguiente manera:

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INHIBIDOR DEL TERCER PISTÓN: El sistema puede anular uno de los 3 pistones de la bomba cuando las condiciones de carga motor lo permiten. Esto se realiza según un mapa característico del PCM. En Ralentí están siempre los 3 pistones conectados (por los golpes de presión) y en cargas parciales, cuando la bomba tiene suficiente velocidad y la demanda de caudal no es importante, la ECU habilita la Válvula que anula un pistón.

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[Año] El control del Inhibidor del Tercer Pistón es realizado por “Masa” a “Todo o Nada”, es decir, la ECU le coloca masa directa cuando quiere que la bomba funcione con 2 pistones. La resistencia del Inhibidor es de 25 a 30  Verificar también la alimentación.

REGULADOR DE PRESIÓN DEL RAIL (PCV o IPR): La Bomba CP1 es controlada por Salida mediante una Válvula PCV colocada en proximidades del Racor de salida al Rail y la manguera del retorno. La Válvula VCV opera liberando la presión del Rail hacia el retorno. Esto sucede cuando la presión se va fuera de consigna (Regulación de Presión del Rail fuera de límites). La limpieza de esta Válvula es sumamente importante para que la bomba “junte” presión y es muy sensible a las impurezas del combustible y al agua.

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[Año] Trabaja equilibrado por un sistema de Fuerzas. Siendo FPr la Fuerza generada por la Alta presión de la Bomba, FR la Fuerza del resorte que tiende a cerrarlo y es vencida por 50-70 bares y FMagnética que es la Fuerza ejercida por el Yugo de la Electroválvula controlada por la ECU por Ancho de Pulso (Duty Cicle).

Las Válvulas PCV (Pressure Control Valve) también son llamadas según el sistema IPR (Injection Pressure Regulador). Son siempre Válvulas Normal Abiertas (N.A.). Tienen un resorte que las mantiene cerradas hasta una presión de 50 a 70 bares (muy inferior a los 200 bares necesarios para el arranque). Cuando la ECU quiere aumentar la presión, mediante pulsos de masa regulados por Duty Cicle o RCO (Relación Cíclica de Apertura)

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[Año] refuerza al resorte forzando al cierre de la válvula de bola que “estrangula” el retorno de la bomba. El “ancho del Pulso” determina el mayor o menor cierre de la Válvula PCV.

Recordemos el Concepto de “Ancho de Pulso” o Duty Cicle o RCO - Consiste en controlar a un dispositivo variándole la Corriente media que toma. - Para esto se lo pulsa a una Frecuencia Constante y se varía el ancho del pulso a masa. - Esto determina que el “Voltaje medio” aplicado se puede modular de “casi cero Volt a casi 12 Volt” aplicando masa en mayor o menor parte del ciclo de la frecuencia. - Al modular el “Voltaje Medio” que se aplica sobre el dispositivo y al tener este una resistencia fija, se varía la corriente del componente proporcionalmente al ancho del pulso. - El Duty Cicle se puede calcular con la siguiente fórmula:

DUTY (en %) = (Ton / Ton + Toff) x 100 -

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Con este “Control Proporcional” el PCM puede posicionar un dispositivo solenoide en cualquier punto desde totalmente cerrado a totalmente abierto.

[Año] La resistencia de las Válvula PCV de Bosch es: 2 a 3 

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



En la imagen de arriba se puede comparar a 2 canales de osciloscopio, el pulso de control de la Válvula PCV (señal de abajo) vs. La corriente que toma la Válvula (imagen de arriba). A medida que el PCM ensancha el pulso la corriente aumenta.  INYECTORES BOSCH (Bobinados): Tienen por función introducir el gas oil finamente pulverizado dentro de las cámaras. Son controlados por la ECU con pulsos de Alta tensión que va de los 70Volt a los 80Volt. Tienen una resistencia muy baja, en general inferior a 1  (típica de 0,4 a 0,8). Son dispositivos de extrema precisión que no pueden ser probados fuera del auto si n se cuenta para ello con equipamiento especial. Además hay que aplicarles Altas presiones. Nota: Los inyectores BOSCH y los SIEMENS no tienen ”Programación”, pero los Inyectores DELPHI y los DENSO se programan en el PCM con Scanner. Esto es para corregir pequeños desviamientos dado que es imposible fabricar 2 inyectores iguales.

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La alta tensión de control de los inyectores es generada por la ECU a partir de los 12 Volt recibidos de su alimentación. Mediante una “Fuente Switching” incorporada en el interior de la ECU los 12V son transformados en 80Volts y almacenados en capacitares para estar disponible en el momento de la inyección. Los 80V están en el interior de la ECU y solo es posible medirlos con Osciloscopio. La ECU repone permanentemente la energía almacenada en los capacitares regulando a la fuente switching según la necesidad de la inyección. El “Dato de la Tensión de los Capacitares” puede observarse con Scanner. Los Inyectores reciben una descarga eléctrica muy violenta con 80Volt y 20Amperes de “Acometida” y luego el pulso se reduce a 50Volt y 12 Amperes, llamada “Corriente de Mantenimiento”.

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[Año] El circuito inferior muestra la disposición simplificada de una Fuente Switching.

El voltaje generado por el PCM está disponible en el ramal solo durante el Pulso de Inyección, que es como ya dijimos, muy corto (menor a 1 mseg.). En la gráfica de abajo se observa el “riple” de la corriente sobre el inyector que es característico de la tensión producida por la fuentes switching.

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Como la duración del pulso es muy corta, solo se puede observar correctamente con Osciloscopio, pero como los voltajes son muy altos si se coloca en lugar del inyector un “foquito” de 1Watt se puede visualizar que “pestañea” con los pulsos de inyección.

En el oscilograma se observa el pulso de la Pre-Inyección y de la Inyección Principal.

La figura de arriba muestra la curva de corriente del inyector. Se observa la Corriente de Apertura del inyector y la Corriente de Mantenimiento. Esto se puede medir con una Pinza Amperométrica Transductora Corriente-Tensión para Osciloscopio. Ya estudiamos los principales Actuadores del Sistema Common Rail Bosch CP1. Resumamos sus funciones:

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[Año] Pasemos ahora a estudiar a los sensores principales del sistema.

SENSORES DEL SISTEMA: - Sensor de RPM y PMS CKP (Crankshaft Position Sensor): Informa a la ECU la posición angular del Cigüeñal y con ella la de los pistones. Sin esta señal el motor no arranca.

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[Año] Señal del CKP Inductivo al Osciloscopio:

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-Sensor de Fase o de posición del Árbol de lavas CMP (Camshaft Position Sensor): Está colocado sobre el árbol de Levas o lee una campana objetivo solidaria con el engranaje de la Bomba de Alta presión.

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[Año] En general son de “Efecto Hall” presentando una señal cuadrada que debe estar alineada con la señal del cigüeñal (CKP). Si existe un desfasaje entre estas señales el motor no enciende.

Estos sensores pueden estar alimentados con 5 Volt o con 12 Volt y su señal puede variar entre casi 0 Volt y 5V o 12 V según el auto. En su verificación lo primero que hay que realizar es una medición a “Ficha desconectada” para verificar que se encuentren la Alimentación y el Voltaje del “techo” de la señal que lo pone el PCM. Si este sensor falla, en general no enciende el motor. Hay excepciones como el Clío II, Common Rail Delphi, que enciende si se le insiste aunque no esté presente la señal del CMP aunque queda en “Emergencia” (funcionalidad degradada).

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- Sensor de Posición del Pedal del Acelerador APP o APS (Acelerator Potenciometer Position o acelerador Position Sensor): Indica a la ECU la demanda de aceleración del conductor. Es una “Interfaz HombreMáquina” dado que los sistemas Common Rail son totalmente robotizados. Pueden ser 2 o 3 potenciómetros resistivos o también 2 dispositivos “Hall Potenciométricos” en donde no existen piezas que friccionan (como en los potenciómetros resistivos). La ausencia de la señal o la no coincidencia entre ellas genera un DTC (Data Trouble Code) o Código de Fallas que pone al sistema en modo degradado. Puede estar montado en el mismo Pedal o ser accionado por medio de cable y ubicarse en el vano motor.

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Montaje tipo Potenciómetro resistivo:

Montaje tipo Hall Potenciométrico:

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- Sensor de Presión en el Rail FRP (Fuel Rail Pressure): Informa a la ECU la presión existente en el Rail de Combustible. Es un Transductor PresiónTensión que da una señal eléctrica de la presión en el Rail. Siempre va montado en la rampa de combustible o Rail.

Tiene 3 cables de conexión: 5Volt (VRef.) – Masa – Señal de tensión variable.

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[Año] En general tienen alrededor de 0,5V cuando NO HAY PRESIÓN en el Rail y su voltaje crece con la presión hasta alrededor de 4Volt (1500 bares).

En la figura de arriba se observa la señal de un FRP vista al Osciloscopio.

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[Año] Los picos ascendentes de la señal corresponden a los “golpes de ariete” producidos por la apretura y cierre de los inyectores. - Sensor de Temperatura del Refrigerante ECT (Engine Coolant Temperatura): Informa a la ECU la temperatura del motor para que esta pueda gestionar les estrategias de motor frío y los electroventiladores. Funciona bajo el principio eléctrico del “Divisor Resistivo”. Es una Termistancia del tipo NTC (Coeficiente de Temperatura negativo) En los últimos sistemas es el único sensor de temperatura del motor. Su señal llega al PCM y este difunde en el BUS de Datos (red Multiplexada) la información Temperatura motor. La información es “levantada” por los Módulos que la requieran.

El circuito de medición funciona según la LEY de OHM y de las Resistencias en serie I = V/R Rt = R1 + R2

I = V/Rt = V/ R + RV

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- Sensor de Temperatura de Gas Oil FRT (Fuel Rail Pressure): Es una resistencia NTC que funciona en forma similar al ECT. Tiene gran importancia en el Diesel porque la densidad del Gas Oil varía mucho con la temperatura. Cuando el gas oil está frío, está expandido (pasando a fase sólida) y para un volumen determinado la masa es menor. Es por esto que la ECU con el motor en frío mantiene levemente elevada la presión del Rail a fin de favorecer la inyección. En los Diesel modernos tiene un efecto notable sobre el consumo de gas oil. Otro problema es el excesivo calor que acumula el gas oil por ser comprimido a tan altas presiones. Los elementos de la bomba calientan el gas oil por un fenómeno físico llamado “Laminación” que se produce cuando se comprime fuertemente a la molécula de HC. Puede estar ubicado en la Rampa, en el retorno de los inyectores o en la bomba.

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Sus rangos de verificación son similares a los otros sensores de Temperatura. El Gas Oil puede alcanzar la temperatura de 60 a 70°.

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[Año] - Sensor de masa de Aire MAF (Mass Air Flor):

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- Sensor de Temperatura del Aire de Admisión IAT (Intake Air Temperatura): En general está incorporado al MAF. Es una señal complementaria que permite calcular con exactitud la masa de aire de admisión.

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[Año] - Medidor de Presión Absoluta en el Múltiple de Admisión MAP (Manifold Asolute Pressure): La mayoría de los motores diesel son Turbocomprimidos en virtud de su óptimo funcionamiento. Como en general los Turbos son “Pilotados” por la ECU, se hace imprescindible conocer la presión existente. Además, en el paso de contacto a arranque sirve para comparar su señal con la del sensor Baro incorporado dentro de la ECU.

Los MAP de Diesel suelen tener de 1V a 1,5V a presión Atmosférica y la señal aumenta con la presión del múltiple.

-Señales de sensores complementarios:  Contactor de Freno:

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Contactor de Embrague:

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Sensor de Agua en el Combustible WIF (Water in Fuel):

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[Año] - Bomba Bosch CP3: Es aplicada en la F 100 Super Duty y la Chevrolet S10 Tiene control de presión por Entrada a través de una Válvula VCV del tipo Normal Abierta (N.A.) por lo que si se la desconecta de la bomba la presión se dispara a valores muy elevados (pueden superar los 1500 bares. Este sistema tiene en el Rail una “Válvula Mecánica de Alivio de Sobrepresión” que se abre cuando la presión es muy alta y supera un umbral (1600 – 1800 bares). Esta Válvula puede ser causa de falla por fuga de presión. En efecto, si llegara a quedar abierta o con fugas no permite que la bomba levante presión en el Rail. La bomba CP3 tiene transferencia mecánica por medio de una Bomba de engranajes externa pero movida por la misma bomba. Además puede tener también bomba eléctrica en el tanque (Chevrolet S 10).

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[Año] - Bomba Siemens SID XXX (801-803-804-901): Tiene incorporadas a la bomba 2 Válvulas, una PCV y una VCV, es decir que regula por Entrada y por Salida. En la imagen inferior se observa una Bomba Siemens SID 901 de aplicación en Ranger 3.0L Electrónica.

En la imagen de abajo se observa una Bomba Siemens SID 803. La PCV está perpendicular a la bomba (Fiesta-Ecosport y Citroen C3)

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Tanto la PCV como la VCV están montadas en la bomba roscadas. No vienen como repuesto por lo que hay que cambiar la bomba completa.

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[Año] La particularidad de este sistema es que utiliza Inyectores con Actuadores Piezoeléctricos. Esto le otorga una importante ventaja en la rapidez de los tiempos de operación en Apertura y Cierre del inyector. Estos inyectores operan según el principio del “Piezo invertido”. Cuando se les da una descarga eléctrica producen una expansión. Dicha fuerza se utiliza para abrir al inyector. Una vez deformado el cristal permanece así hasta que la ECU le dispare el pulso de cierre. Este consiste en aplicarle un pulso de polaridad invertida que vuelva a “contraer” al material Piezoeléctrico cerrando al inyector.

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En el oscilograma se abajo se puede observar los pulsos de corriente que toma el inyector. Como se invierte la polaridad del inyector, el pulso tiene valores negativos.

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[Año] Sistema Denso CR:

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