BOMBAS DE INYECCI�N LINEAL
Se denomina principalmente bomba de inyecci�n lineal debido a que los impulsadores se encuentran en l�nea y se caracteriza porque el n�mero de impulsores debe ser igual al n�mero de cilindros, las levas est�n desfasadas seg�n la distribuci�n de la inyecci�n de combustible para cada cilindro.
La presi�n en este tipo de bomba est� dada por la v�lvula anti-retorno y por la fuerza del muelle ubicado en el inyector. La inyecci�n se debe dar a cabo al superar la presi�n ya mencionada y pulverizar el combustible mezcl�ndolo correctamente con el aire y as� obtener una mejor combusti�n.
Las partes principales de la bomba de inyecci�n lineal son:
V�lvula de aspiraci�n, cuerpo de la bomba, �rbol de levas, entrada de combustible, bomba de alimentaci�n (opcional), regulador o gobernador, salida de combustible, varilla de control.
Funcionamiento de la bomba lineal
Al girar el �rbol de levas mueve los impulsadores y los �mbolos ubicados en los cilindros de la bomba; mientras se oprime el acelerador se mueve la cremallera y esta a su vez hace girar el helicoidal (ver m�s adelante) el cual suministra m�s cantidad de combustible a los cilindros de la bomba y por medio de los �mbolos el combustible es enviado hacia cada inyector en la c�mara de combusti�n del motor. Cada elemento (impulsador y �mbolo) es accionado por el eje de levas de la bomba con su correspondiente leva; en algunas ocasiones cuando la bomba de suministro o elevadora va acoplada a la carcaza de la bomba de inyecci�n se utiliza una leva extra acoplada directamente en el eje de levas. El funcionamiento es similar al conjunto de camisa, pist�n de un motor corriente. El �rbol de levas va conectado a un acople que permite sincronizar la bomba con respecto al funcionamiento del motor.
V�lvula de aspiraci�n
La v�lvula de aspiraci�n o de descarga permite la entrada del combustible hacia los inyectores.
Cuerpo de la bomba
El cuerpo de la bomba es donde se acoplan todos los elementos y se integran al funcionamiento de la misma, en algunas ocasiones tambi�n acopla la bomba elevadora.
�rbol de levas
El �rbol de levas va soportado sobre rodamientos, es de acero forjado, templado y posee alta resistencia al desgaste, debe ir fijo con un pasador a un engrane a su vez conectado con el cig�e�al.
Entrada del combustible
La entrada del combustible se da por un componente llamado el �mbolo de la bomba el cual introduce la cantidad suficiente de combustible al inyector.
El �mbolo
La varilla de control hace girar todos los �mbolos para variar la cantidad de combustible inyectado. Las horquillas de control son montadas en la varilla y se acoplan con las palancas en el extremo inferior de los �mbolos.
Se encuentra en la parte superior de la bomba, arriba del elemento de bombeo, posee una secci�n paralela que act�a como un pist�n peque�o. Act�a como v�lvula de retenci�n. Retiene el combustible en el tubo y en el inyector a baja presi�n. Pero produce una ca�da brusca de presi�n en el inyector al final del periodo de inyecci�n (al final de la carrera efectiva del �mbolo). Se cierra con rapidez por acci�n de su resorte y por la alta presi�n.
En las bombas de inyecci�n en l�nea es posible instalar un acoplamiento para avance autom�tico en el extremo delantero del �rbol de levas de la misma, en lugar del acoplamiento normal para impulsi�n. Este sirve adem�s para avanzar la inyecci�n cuando aumenta la velocidad de rotaci�n del �rbol de levas.
Se trata de un acople dividido con sus partes delantera y trasera conectadas por un mecanismo de avance centr�fugo.
BOMBAS ROTATIVAS O DE DISTRIBUIDOR
Las bombas rotativas o del tipo distrbuidor tienen un solo elemento para impulsar el combustible hacia el inyector de cada cilindro del motor; este se llama cabezal hidr�ulico y gira arrastrado por el cig�e�al mediante engranajes, pi��n y cadena o correa dentada de forma igual como ocurre en las bombas en l�nea para girar el eje de levas. Este cabezal hidr�ulico impulsa el combustible y lo distribuye en cada circuito de presi�n a cada cilindro del motor que se halla en fase de compresi�n de acuerdo con el orden de inyecci�n que tiene el motor.
La bomba elevadora succiona combustible del tanque y lo env�a a trav�s del sedimentador, pasa a la bomba elevadora y luego a la de inyecci�n a trav�s del filtro.
EL REGULADOR O GOBERNADOR
El regulador o gobernador sirve para mantener autom�ticamente el r�gimen de velocidad o revoluciones de un motor Diesel de manera independiente de la carga o el esfuerzo al cual est� sometido seg�n sea el caso o trabajo en vac�o (ralent�).
Para controlar la velocidad del motor es movida una varilla de control en la bomba de inyecci�n la cual acciona un mecanismo que var�a la cantidad de combustible inyectado en las c�maras de combusti�n; el regulador est� ubicado en un extremo de la bomba de inyecci�n.
Los reguladores se pueden clasificar seg�n el equipo o el tipo de trabajo al que se encuentran trabajando:
Seg�n el tipo de trabajo:
M�xima y m�nima (alta y ralent�).
R�gimen completo utilizado en maquinaria agraria y construcci�n (seg�n variaci�n).
Escalonados (trabaja en todas las situaciones; es el m�s completo).
Seg�n el equipo:
Centr�fugos.
Neum�tico.
Hidr�ulicos
Regulador centr�fugo
Indicado para motores de veh�culos grandes. Un regulador centr�fugo aprovecha la fuerza centr�fuga para su funcionamiento. Su mecanismo se basa en un eje accionado por el motor y provisto de pesos a los que se coloca una palanca.
Los gobernadores centr�fugos o mec�nicos poseen sistemas con topes para mantener los diferentes reg�menes del motor; estos topes son utilizados para: marcha m�nima, velocidad m�xima sin carga, m�ximo combustible y exceso de combustible.
Tope de marcha m�nima
Este tope se ajusta contra la varilla de control a el varillaje del gobernador de modo que permite ajustar las rpm de marcha m�nima del motor.
Tope de m�ximo combustible o tope de plena
Env�a m�ximo combustible a plena carga. Se encuentra en el extremo de la bomba opuesto al gobernador. Se ajusta en el l�mite de recorrido de la varilla de control en posici�n de m�ximo consumo de combustible.
Tope de velocidad m�xima
Es un tope que impide el movimiento de la palanca del gobernador accionada por el operador limitando as� la fuerza ejercida al resorte del gobernador evitando que la velocidad del motor aumente excesivamente cuando se encuentra sin carga.
Regulador neum�tico
El gobernador neum�tico aprovecha el vac�o del m�ltiple de admisi�n para accionar un diafragma conectado con la varilla de control de la bomba de inyecci�n en l�nea.
Gobernadores hidr�ulicos
Se emplea aceite a presi�n para mover un pist�n de un servomotor u otros componentes hidr�ulicos para accionar la varilla de control de combustible y variar la cantidad entregada a los inyectores, existen otros gobernadores hidr�ulicos se utilizan contrapesos para detectar la velocidad del motor y conectarlos a una v�lvula hidr�ulica para accionar el gobernador.
La presi�n hidr�ulica para el gobernador la proporciona una bomba, de aspas o de engranes. La bomba generalmente hace parte de la bomba de inyecci�n o del gobernador.
El motor impulsa la bomba y as� la presi�n var�a seg�n la velocidad del motor.
Los gobernadores hidr�ulicos son utilizados con algunas bombas de inyecci�n del tipo de distribuidor.
El funcionamiento del regulador hidr�ulico comienza cuando la bomba suministra el combustible por el conducto de entrada, la presi�n aumenta con la velocidad del motor pero es regulada mediante la v�lvula reguladora.
El l�quido a presi�n act�a sobre la cabeza del pist�n y produce una fuerza hidr�ulica que mueve este y la varilla de control. El resorte posee una fuerza que se opone al movimiento del pist�n, manteniendo una velocidad del motor constante. La varilla de control que va conectada al pist�n, a su vez tiene en su otro extremo una v�lvula de dosificaci�n en la zona de inyecci�n de la bomba.
De esta manera la posici�n del pist�n determina la cantidad de combustible que se entrega a los inyectores.
Filtrado en los motores Diesel
Un motor diesel utiliza un combustible el cual debe estar limpio para el buen funcionamiento del motor, esto implica la importancia que tiene el filtro de combustible.
Este filtro debe de tener la capacidad para retener las part�culas m�s peque�as como polvo, tierra, aserr�n, hojas, etc. El tama�o y tipo de filtro var�a seg�n la aplicaci�n y servicio del motor. la eficiencia del filtro va en relaci�n con el tama�o de sus aberturas y con la cantidad de part�culas que retiene.
El filtrado se hace para obtener un combustible limpio, libre de cuerpos extra�os o de agua y para proteger los elementos del sistema. En los inyectores se utilizan filtros de borde los cuales tienen discos laminados de aleaci�n que soportan altas presiones.
Adem�s se debe tener en cuenta que al pasar impurezas dentro del motor se produce desgaste r�pido de los anillos del pist�n, camisas, pistones, mecanismos de v�lvulas, inyectores, etc.
Instalaci�n de los filtros
Los filtros que se instalan antes de la bomba elevadora se llaman filtros primarios y los instalados luego de ella filtros secundarios; estos pueden ser de succi�n o de presi�n.
El buen estado de los sellos de los filtros en el lado de succi�n de la bomba elevadora evita la entrada de aire al sistema; si hay un sellado deficiente en los filtros de presi�n existir�n fugas de combustible.
Un filtro sedimentador primario est� dise�ado para eliminar el agua y las part�culas de s�lidos en el combustible. Consta de tres partes: la cabeza del filtro, el elemento del sedimentador y una c�mara o vaso transparente para los sedimentos.
El filtro aglomerador est� dise�ado para obtener un combustible mas fino y libre de componentes perjudiciales para el sistema.
El inyector es la parte terminal del sistema de inyecci�n de un motor Diesel, son denominados tambi�n toberas y est�n constituidos por un racor dotado de un conducto muy delgado en el centro el cual recibe el combustible a presi�n a trav�s de un tubo proveniente de la bomba de inyecci�n, lo pulveriza y homogeniza en el conducto de aspiraci�n y lo env�a a la c�mara de combusti�n o en algunos motores Diesel a una antec�mara para producir la combusti�n.
Un inyector funciona con el combustible a presi�n dentro de ellos o por impulsi�n del combustible mec�nica desde el �rbol de levas del motor.
Los inyectores CAV y Bosch funcionan mediante presi�n mientras que los inyectores unitarios y PT son de accionamiento mec�nico.
El inyector es montado en la culata de cilindros por medio de una brida la cual es fijada con dos tornillos en sus agujeros; otros inyectores se instalan roscados en la culata. El extremo inferior o tobera del inyector sobresale en la c�mara de combusti�n y en el momento preciso inyecta combustible atomizado en ella. El inyector funciona 150 veces por minuto aproximadamente en marcha m�nima (ralent�) y puede trbajar hasta 1500 veces por minuto a velocidad m�xima.
Las partesfundamentales que componen el inyector son:
Portatobera.
Tobera.
Tuerca de tobera.
Tuerca de tapa.
V�stago.
conexi�n para retorno.
Resorte.
Tuerca de ajuste del resorte.
Entrada de combustible.
Por medio del v�stago se transfiere la fuerza del resorte. La presi�n de atomizaci�n se ajusta mediante la tuerca de ajuste del resorte que act�a tambi�n como asiento para el mismo. El combustible circula desde la entrada de combustible hasta el conducto perforado ubicado en la portatobera.
La punta de la v�lvula de aguja que asienta contra la parte inferior de la tobera, impide el paso por los orificios de la tobera cuando hay combustible a presi�n los conductos y galer�a del inyector, se levanta la aguja de su asiento y se atomiza el combustible en las c�maras de combusti�n. Una peque�a cantidad de combustible escapa hacia arriba el cual sirve de lubricante entre la aguja y la tobera y tambi�n lubrica las otras piezas del inyector antes de salir por la conexi�n para el tubo de retorno en la parte superior y retorno al tanque.
La forma de descarga en los orificios de la tobera del inyector se llama patr�n de atomizaci�n. Este patr�n se determina por caracter�sticas como el n�mero, tama�o, longitud y �ngulo de los orificios y tambi�n por la presi�n del combustible dentro del inyector. Todos estos factores influyen en la forma y longitud de la atomizaci�n.
La funci�n de la tobera es inyectar una carga de combustible en la c�mara de combusti�n de forma que pueda arder por completo. Para ello existen diversos tipos de toberas, todas con variaciones de la longitud, n�mero de orificios y �ngulo de atomizaci�n. El tipo de tobera que se emplee en el motor depende de los requisitos particulares de sus c�maras de combusti�n.
Tobera de un solo orificio
Tienen un solo orifico taladrado en su extremo, cuyo di�metro puede ser de 0.2 mm o mayor. La tobera con punta c�nica y un solo orificio tiene este taladrado en �ngulo de acuerdo con el motor en que se instalar�.
Tobera de orificios m�ltiples
Estas toberas tienen dos o m�s orificios taladrados en el extremo. El n�mero, tama�o y posici�n de los orificios depende de los requerimientos del motor.
Toberas de v�stago largo
Tienen un v�stago largo que es una prolongaci�n de la parte inferior. Los orificios normales y el asiento de la v�lvula est�n en el extremo del v�stago largo.
Toberas de aguja
Tienen un orificio mucho m�s grande y la punta de la aguja esta reducida para formar una especie de alfiler. Con esta modificaci�n se pueden tener inyectores con diversos patrones de atomizaci�n. Se emplean en motores de inyecci�n directa.
Toberas de demora
Son toberas de aguja modificada en las que se ha cambiado la forma de la aguja para disminuir la cantidad de inyecci�n al principio de la entrega.
Es una modificaci�n de la tobera de aguja. Tiene un agujero auxiliar para la atomizaci�n en la tobera, a fin de facilitar el arranque con el motor fr�o.
El funcionamiento correcto de los inyectores influye en el buen funcionamiento del motor. Un inyector deficiente no podr� ejecutar su funci�n y producir� fallos, golpeteos, sobrecalentamiento del motor, p�rdida de potencia, humo negro en el escape o mayor consumo de combustible
La c�mara de combusti�n es el lugar en el que se desarrolla la combusti�n y donde se aprovecha la energ�a qu�mica y t�rmica del combustible para producir el movimiento, para ello la part�cula de combustible debe estar rodeada del aire necesario, debe existir una turbulencia m�xima y el combustible debe entrar lo m�s pulverizado posible.
Caracter�sticas
En una c�mara de combusti�n se busca esencialmente lograr alta turbulencia para que el combustible y el aire se mezclen completamente, mantener el suministro continuo de aire a las part�culas que se est�n quemando, realizar operaciones de barrido de los gases quemados en la zona de inyecci�n.
El combustible se inyecta en la c�mara de combusti�n en su carrera de compresi�n al buscar el P.M.S., existe un periodo de retardo el cual depende de la mezcla aire-combustible dentro de la c�mara de combusti�n. (El periodo de retardo esta relacionado con la combusti�n progresiva). Si la Mezcla es eficaz el tiempo de retardo ser� corto.
Tipos de c�maras
Seg�n el tipo de inyecci�n se dividen en cuatro tipos:
C�MARA DE COMBUSTI�N ABIERTA
Se utiliza en motores de inyecci�n directa. Se forma en la parte superior del pist�n cuando se dirige al P.M.S. La culata posee un inyector con varias toberas; la presi�n de inyecci�n es alta (175 a 185 Atm.).
a) Ventajas
El �rea de superficie de la c�mara de combusti�n es reducida.
El aire comprimido se mantiene muy caliente. (Se apoya en las paredes del cilindro).
Pueden utilizarse relaciones de compresi�n m�s bajas.
b) Desventajas
Los bloqueos por sedimentos de carb�n son frecuentes.
Es necesaria mayor presi�n en la inyecci�n.
El funcionamiento es desigual a velocidades reducidas.
Es llamada c�mara de compresi�n o turbulencia tipo Ricardo Comet, en esta el inyector se encuentra ubicado para pulverizar en �ngulos adecuados.
Cuando comienza la combusti�n se produce un aumento de presi�n en la c�mara auxiliar; expulsando as� las part�culas de combustible hacia el cilindro.
Por ser una c�mara separada del cilindro puede confundirse con una c�mara de precombusti�n
a) Ventajas
Se reduce el olor resultante de la combusti�n.
Pueden usarse presiones de inyecci�n m�s bajas.
b) Desventajas
Aumento de consumo de combustible.
Tiene problemas de encendido en una temperatura fr�a.
No es eficaz el barrido de gas quemado.
Se utilizan en motores de inyecci�n indirecta generalmente peque�os; se caracterizan porque tienen una peque�a c�mara auxiliar situada en la culata del motor y conectada con la c�mara principal de combusti�n.
En el P.M.S. una porci�n mayor de la carga de aire es forzada a entrar en la c�mara de precombusti�n, otra parte de aire se encuentra en la c�mara principal entre la culata y el pist�n, al inyectar la carga de combustible y se produce el encendido, el proceso termina al producirse un elevado aumento de presi�n en la c�mara de precombusti�n con los gases de escape que son barridos.
En la c�mara de precombusti�n son amortiguadas las combustiones incontroladas debido a los aumentos de presi�n.
En los motores Caterpillar la c�mara de precombusti�n est� situada en una unidad independiente (y no en la culata) en d�nde se acopla directamente el inyector.
El grado de atomizaci�n no necesita ser tan grande; pueden usarse bajas presiones de inyecci�n.
a) Ventajas
Por el tipo de boquilla se elimina casi totalmente la obstrucci�n por sedimentos de carbono.
Las presiones de inyecci�n son m�s bajas, el funcionamiento es m�s suave.
b) Desventajas
Deben usarse calentadores en las c�maras para el arranque del motor a bajas temperaturas.
Elevado consumo de combustible; considerable p�rdida de aire comprimido.
Una c�mara de celda de energia combina una c�mara de precombusti�n con otra de turbulencia; la c�mara de combusti�n de cada pist�n tiene forma de ocho.
Cuando el combustible llega a la celda, se inflama instant�neamente y se produce una r�pida combusti�n.
El volumen de aire en la celda es peque�o y se consume solo un poco de combustible, el sobrante es devuelto al flujo que viene de la boquilla de inyecci�n.
Se produce un impacto m�nimo sobre los componentes de funcionamiento.
Emisi�n de escape limpia.
Pueden usarse presiones de inyecci�n del combustible bajas
b) Desventajas
Dificultades en el arranque en fr�o.
Es dif�cil lograr un barrido eficaz en la celda de energ�a.
Alto costo de construcci�n de la culata.