El sistema de alimentación del diésel consta de un sistema de inyección por acumulador Common RAIL, conductos de combustible de baja y alta presión, colectores de admisión y escape, turbocompresor, filtros de combustible fino y grueso, filtro de aire, depósito de combustible y enfriador del aire de sobrealimentación.
El sistema de inyección por acumulador Common RAIL consta de la bomba de combustible, los inyectores, el acumulador de combustible de alta presión, los sensores de frecuencia de rotación (cigüeñal y árbol de levas), los sensores del estado del medio de trabajo (presión y temperatura del combustible y del aire), los actuadores electromagnéticos (regulador de presión de combustible, electroválvulas de los inyectores), la unidad electrónica, los circuitos de control, mando y comunicación, y el panel de control y diagnóstico.
El esquema de los circuitos de control y mando del sistema de alimentación Common RAIL se muestra en la figura 2.
La bomba de inyección de alta presión (BIAP, mod. CP3.3, fig. 4) está destinada a crear una reserva de combustible, mantener y regular la presión en el acumulador de combustible.
En la carcasa de la BIAP están fijadas la bomba de alimentación de combustible 2, accionada por el árbol 9, y el regulador de presión electromagnético 3.
En la carcasa de la BIAP están dispuestos radialmente, con un intervalo angular de 120°, tres émbolos 5 (fig. 5), y en el árbol de accionamiento 3 está montado un rotor de levas 4 (las levas están dispuestas cada 120° por la circunferencia del rotor).
El árbol de accionamiento de la BIAP con el rotor de levas tiene accionamiento por engranajes desde el reductor, cuyo árbol de entrada está en enlace cinemático con el cigüeñal del diésel a través del semimanguito de accionamiento y los engranajes de distribución.
El combustible, tras pasar el filtro grueso con separador de agua, es impulsado a una presión de 0,8–0,9 MPa por la bomba de alimentación a través del filtro fino hasta el racor de admisión de la BIAP.
La lubricación y refrigeración de las piezas de la BIAP se realizan con el gasóleo que entra en la BIAP.
Bajo el efecto de la presión de cebado creada, la válvula de protección 2 abre el acceso del combustible a través del canal de admisión 6 hacia los espacios sobre los émbolos.
La leva del rotor que llega desplaza el émbolo hacia arriba; el orificio de entrada del canal de admisión se cierra y, al seguir subiendo el émbolo, el combustible se comprime en el espacio sobre el émbolo.
Cuando la presión creciente alcanza el nivel correspondiente al mantenido en el acumulador de alta presión, se abre la válvula de descarga 7.
El combustible comprimido entra en el circuito de alta presión.
El émbolo impulsa el combustible hasta alcanzar el PMS (carrera de impulsión). Después la presión cae, la válvula de descarga se cierra.
El émbolo comienza a moverse hacia abajo. Por una vuelta del árbol, cada uno de los tres émbolos realiza una carrera de bombeo.
Como la BIAP está calculada para un caudal elevado, en ralentí y a cargas parciales se produce un exceso de combustible comprimido, que a través de la válvula de regulación de presión 8 y la conducción de retorno regresa al depósito de combustible.
La válvula de regulación de presión establece el valor de la presión en el acumulador de alta presión en función de la carga del motor, la frecuencia de rotación y el estado térmico del motor.
Si la presión en el acumulador es demasiado alta, la válvula se abre y parte del combustible del acumulador se evacúa por la conducción de retorno hacia el depósito de combustible.
La válvula de regulación de presión se fija mediante una brida a la carcasa de la BIAP.
El inducido 10 aprieta la bola de la válvula 9 contra el asiento bajo la acción del resorte de la válvula, de modo que separa los circuitos de alta y baja presión.
El electroimán 11 activado desplaza el inducido, aplicando un esfuerzo adicional de apriete de la bola contra el asiento.
Todo el inducido está bañado por el combustible, que lubrica las superficies de fricción y evacúa el calor sobrante.
El acumulador de combustible de alta presión (Rail) es un acumulador volumétrico de combustible a alta presión (fig. 6).
Al mismo tiempo, el acumulador suaviza las oscilaciones de presión que surgen por el suministro pulsante de combustible desde la BIAP, así como por el funcionamiento de los inyectores durante la inyección, debido a la no sincronización de los impulsos de presión de las dosis de combustible que llegan de la BIAP y se consumen por los inyectores, así como por el exceso de masa de combustible que se encuentra en el acumulador y desempeña el papel de amortiguador de los impulsos de pequeñas dosis de combustible entrantes y consumidas.
El acumulador 1 tiene en general forma de tubo, en cuyos extremos están instalados el sensor de presión de combustible 7 y la válvula de limitación de presión 5.
Por la generatriz del perímetro del tubo están dispuestos los racores de conexión de los conductos de alta presión 2, 3 y el racor de retorno 4.
El combustible de la BIAP se dirige por la conducción de alta presión al racor de entrada 3 del rail.
El acumulador de combustible se comunica con los inyectores mediante los conductos de alta presión conectados a los racores de salida del acumulador.
El volumen del acumulador está permanentemente lleno de combustible a presión.
El valor de esta presión se mantiene a un nivel constante y puede regularse mediante la válvula 8 (fig. 5) en función de los parámetros de funcionamiento del diésel.
La válvula de limitación de presión mantiene un valor determinado de presión en el acumulador, desempeñando el papel de válvula de reducción (de seguridad).
La carcasa de la válvula, del lado del acumulador, tiene un canal cerrado por el cono del núcleo de la válvula 6.
El resorte aprieta firmemente el cono contra el asiento de la válvula a la presión normal de servicio, de modo que el acumulador permanece cerrado.
En el caso de que la presión en el acumulador supere el valor de servicio, el cono, bajo la acción de la presión, se separa del asiento y el combustible a alta presión se evacúa hacia la conducción de retorno. Como resultado, la presión del combustible en el acumulador disminuye.
El inyector (fig. 7) está destinado a inyectar el combustible en el cilindro del diésel y a asegurar la pulverización necesaria del combustible.
En los diésel se utilizan inyectores del tipo CRIN2 de la firma «BOSCH» (Alemania).
El momento requerido de inicio de la inyección y la cantidad de combustible inyectado se aseguran por la acción de la electroválvula del inyector.
El momento de inicio de la inyección, en coordenadas «ángulo-tiempo», se establece por el sistema de control electrónico del funcionamiento del diésel.
La formación por la unidad electrónica de las señales de control de los inyectores se realiza sobre la base de la «lectura» de las señales formadas por los sensores de frecuencia de rotación del cigüeñal y del árbol primario del reductor de accionamiento de la BIAP (sensores 1 y 2 en la fig. 2), instalados en interrelación coordinada según un esquema determinado.
El principio de funcionamiento del inyector se presenta en la figura 8.
El combustible se suministra por la conducción de alta presión, a través del canal de alimentación 4, al pulverizador del inyector 11, así como, por el orificio de estrangulamiento de alimentación 7, a la cámara de la válvula de mando 8. Por el orificio de estrangulamiento de evacuación de combustible, que puede abrirse por la electroválvula, la cámara se comunica con la conducción de retorno 1.
Con el orificio de estrangulamiento 6 cerrado, la fuerza hidráulica que actúa desde arriba sobre el émbolo de la válvula de mando supera la fuerza de presión del combustible desde abajo sobre el cono de la aguja del pulverizador.
Como consecuencia, la aguja se aprieta contra el asiento del pulverizador y cierra herméticamente los orificios del pulverizador. Como resultado, el combustible no entra en la cámara de combustión.
Al accionarse la electroválvula 3, el inducido del electroimán se desplaza hacia arriba, abriendo el orificio de estrangulamiento 6.
En consecuencia, disminuyen tanto la presión en la cámara de la válvula de mando como la fuerza hidráulica que actúa sobre el émbolo de la válvula de mando.
Bajo la acción de la presión del combustible sobre el cono, la aguja del pulverizador se separa del asiento, de modo que el combustible, por los orificios del pulverizador, entra en la cámara de combustión del cilindro.
La alimentación de mando es una cantidad adicional de combustible destinada a levantar la aguja, que tras su utilización se evacúa a la conducción de retorno de combustible.
Además de la alimentación de mando, existen fugas de combustible a través de la aguja del pulverizador y de la guía del émbolo de la válvula de mando.
Todo este combustible se evacúa a la conducción de retorno, a la que están conectados todos los demás órganos del sistema de inyección, y regresa al depósito de combustible.
La cantidad de combustible inyectado es proporcional al tiempo de activación de la electroválvula y al valor de la presión en el rail, y no depende ni de la frecuencia de rotación del cigüeñal del motor, ni del régimen de funcionamiento de la BIAP (inyección mandada por tiempo).
Cuando la electroválvula se desenergiza, el inducido, por la fuerza del resorte de cierre de la válvula, se aprieta hacia abajo y la bola de la válvula 5 cierra el orificio de estrangulamiento.
Tras el cierre del orificio de estrangulamiento de evacuación de combustible, la presión en la cámara de la válvula de mando alcanza de nuevo el mismo valor que en el acumulador.
Esta presión elevada desplaza hacia abajo el émbolo de la válvula de mando junto con la aguja del pulverizador.
Cuando la aguja se apoya firmemente contra el asiento del pulverizador y cierra sus orificios, la inyección cesa.
El filtro de combustible grueso sirve para la purificación previa del combustible de impurezas mecánicas y agua.
Dado que la BIAP del motor no está equipada con una bomba manual de cebado, necesaria para llenar el sistema de alimentación con combustible sin aire, el diseño del filtro debe contener una bomba manual de cebado.
En la fig. 9 se muestra el filtro de combustible grueso con bomba manual de cebado «PreLine 270».
La purga de sedimentos del filtro se realiza por el grifo 5, situado en la parte inferior del separador de agua 4.
Al explotar el diésel a una temperatura ambiente inferior a –25 °C, la carcasa del filtro debe estar equipada con un calentador 3 del combustible de entrada.
Tensión de alimentación del calentador — 24 V, potencia — 350 W. Conexión: positivo y masa.
El calentador funciona de forma autónoma, se enciende y se apaga automáticamente a una temperatura inferior a +5 °C.
El filtro de combustible fino sirve para la purificación final del combustible. El filtro de combustible fino es no desmontable.
El combustible, al atravesar los pliegues del elemento filtrante de papel, se purifica de las impurezas mecánicas.
El sistema de alimentación del diésel con aire (fig. 10) consta del filtro de aire, el turbocompresor, el enfriador del aire de sobrealimentación, los manguitos, las tuberías y las abrazaderas de fijación.
El filtro de aire de tipo seco con elementos filtrantes de papel recambiables sirve para purificar el aire que entra en los cilindros.
El filtro de aire (fig. 11) consta de la carcasa 5, dos elementos filtrantes 6 y 7, la tapa 4. Para asegurar la estanqueidad hay juntas de goma.
El elemento filtrante pequeño (interior) asegura la purificación del aire en caso de destrucción mecánica del elemento filtrante exterior.
¡Atención! La aspiración de aire no purificado en los cilindros del motor, que surge por la despresurización de la vía de admisión, provoca una fuerte reducción de la vida útil del motor.
Para facilitar el control de la obstrucción del filtro de aire se ha instalado un sensor entre el filtro y el turbocompresor, y un avisador en el panel de instrumentos.
A medida que el filtro se obstruye, crece la depresión en la tubería de admisión y, al alcanzar el valor de 6,5 kPa, se acciona el avisador y en el panel de instrumentos se enciende la lámpara de control «Obstrucción del filtro de aire».
Al encenderse la lámpara, debe limpiarse o sustituirse el elemento filtrante.
El turbocompresor (fig. 12) consta de un compresor centrífugo de una etapa y una turbina radial centrípeta.
La regulación de la sobrealimentación se realiza derivando parte de los gases de escape junto a la rueda de la turbina al superarse la presión de sobrealimentación de un valor determinado.
En la carcasa de la turbina del turbocompresor regulado está integrada una válvula de derivación.
La palanca de la válvula de derivación está unida por una varilla regulable al actuador, unido por el conducto de aire al manguito de salida de la carcasa del compresor.
No se permite la modificación de la longitud de la varilla del actuador del turbocompresor durante la explotación.
No se permiten el desmontaje y la reparación del turbocompresor durante la explotación, y deben realizarse en un taller de reparación especializado.
