Common Rail: componentes, principio de funcionamiento y funciones.

Jun 19, 2023

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Kunle Shonaike

Bosch lanzó el primer sistema common-rail en 1997. El sistema lleva el nombre del depósito de alta presión compartido (common-rail) que suministra combustible a todos los cilindros. En los sistemas de inyección diésel convencionales, la presión del combustible debe generarse individualmente para cada inyección. En el sistema common-rail, sin embargo, la generación de presión y la inyección están separadas, lo que significa que el combustible está constantemente disponible a la presión necesaria para la inyección.

Los sistemas common rail tienen un diseño modular. Cada sistema consta de una bomba de alta presión, inyectores, un riel y una unidad de control electrónico.

Un common rail es uno de los componentes más importantes de un sistema de inyección directa diésel y gasolina. La principal diferencia entre una inyección directa y una estándar es la entrega de combustible y la forma en que éste se mezcla con el aire entrante. En el sistema de inyección directa, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión, saltándose el periodo de espera en el colector de admisión de aire. Controlado por la unidad electrónica, el combustible se lanza directamente donde la cámara de combustión está más caliente, lo que hace que se queme de manera más uniforme y completa.

Las principales ventajas de la inyección directa de combustible common rail se pueden resumir en la reducción de las emisiones de escape y de ruido, una mejor eficiencia del combustible y un mejor rendimiento general del motor. El sistema consta de una bomba de alta presión, inyectores, un riel y una unidad de control electrónico.

El common rail es un cilindro metálico largo. Recibe el combustible de la bomba y lo distribuye a los inyectores bajo una presión extremadamente alta. El aumento de la presión del combustible es el resultado del diseño de los motores más modernos. Tanto los motores diésel como los de gasolina tienden a ser más pequeños y livianos para lograr una mayor eficiencia de combustible y un mejor rendimiento, lo que aumenta la presión del combustible y establece estándares completamente nuevos para la fabricación de un common rail de alta calidad.

En primer lugar, la precisión geométrica del componente es de importancia crítica. El diseño preciso contribuye a un mejor rendimiento del common rail. Incluso una mínima variación de tamaño o forma podría provocar fallos. Definir los parámetros adecuados en la fase de diseño es fundamental, pero lo que realmente importa es seguirlos estrictamente durante el proceso de fabricación.

La selección del material también es un punto que no debe subestimarse. Las buenas propiedades mecánicas garantizan resistencia y previenen la corrosión. Los materiales utilizados suelen ser acero y acero inoxidable. El riel común para motores diésel está hecho de acero, mientras que el riel común para motores de gasolina está hecho de acero inoxidable, porque el combustible es demasiado corrosivo y el acero inoxidable posee mejor resistencia a la corrosión que el acero.

Inyección directa common-rail

La mayoría de los sistemas de combustible de los motores modernos utilizan una tecnología avanzada conocida como CRDi o inyección directa common rail. Tanto los motores de gasolina como los diésel utilizan un "riel de combustible" común que suministra combustible a los inyectores. Sin embargo, en los motores diésel, los fabricantes se refieren a esta tecnología como CRDi, mientras que en los motores de gasolina la denominan inyección directa de gasolina o inyección estratificada de combustible. Ambas tecnologías tienen una similitud en el diseño, ya que consisten en un "riel de combustible" que suministra combustible a los inyectores. Sin embargo, difieren considerablemente entre sí en parámetros como la presión y el tipo de combustible utilizado.

En la inyección directa common rail, la combustión tiene lugar directamente en la cámara de combustión principal ubicada en una cavidad encima de la cabeza del pistón. Hoy en día, los fabricantes utilizan la tecnología CRDi para superar algunas de las deficiencias de los motores diésel convencionales, que eran lentos, ruidosos y de bajo rendimiento cuando se implementaron, especialmente en vehículos de pasajeros.

La tecnología CRDi funciona en conjunto con la ECU del motor, que recibe información de varios sensores. Luego calcula la cantidad precisa de combustible y el momento de la inyección. El sistema de combustible cuenta con componentes que son de naturaleza más inteligente y los controla eléctrica o electrónicamente. Además, los inyectores convencionales se reemplazan por inyectores solenoides más avanzados, operados eléctricamente. Se abren mediante una señal de la ECU, dependiendo de variables como velocidad del motor, carga, temperatura del motor, etc.

Un sistema de riel común utiliza un riel de combustible "común para todos los cilindros" o, en palabras simples, una "tubería de distribución de combustible". Mantiene una presión de combustible residual óptima y también actúa como un depósito de combustible compartido para todos los inyectores. En el sistema CRDi, el riel de combustible almacena y suministra constantemente combustible a los inyectores de la válvula solenoide a la presión requerida. Esto es totalmente opuesto a la bomba de inyección de combustible que suministra diésel a través de líneas de combustible independientes a los inyectores en el caso del diseño de generación anterior (DI).

Modo de operación

En los sistemas de inyección diésel convencionales, la presión del combustible debe generarse individualmente para cada inyección. En el sistema common-rail, sin embargo, la generación de presión y la inyección están separadas, lo que significa que el combustible está constantemente disponible a la presión necesaria para la inyección. La generación de presión tiene lugar en la bomba de alta presión.

La bomba comprime el combustible y lo conduce a través de un tubo de alta presión hasta la entrada del riel, que actúa como un depósito de alta presión compartido para todos los inyectores, de ahí el nombre "common rail".

Desde allí, el combustible se distribuye a los inyectores individuales, que lo inyectan en la cámara de combustión del cilindro.

Bombas de alta presión

La bomba de alta presión comprime el combustible y lo suministra en la cantidad necesaria. Alimenta constantemente combustible al depósito de alta presión (riel), manteniendo así la presión del sistema. La presión necesaria está disponible incluso a bajas revoluciones del motor, ya que la generación de presión no está vinculada al régimen del motor. La mayoría de los sistemas ferroviarios comunes están equipados con bombas de pistones radiales. Los coches compactos también utilizan sistemas con bombas individuales que funcionan con una presión baja del sistema.

Inyectores

El inyector en un sistema Common Rail se compone de una tobera, un actuador para inyectores piezoeléctricos o una electroválvula para inyectores con electroválvulas, así como conexiones hidráulicas y eléctricas para el accionamiento de la aguja de la tobera.

Se instala en cada cilindro del motor y se conecta al raíl mediante un tubo corto de alta presión. El inyector está controlado por el control electrónico diésel. Esto garantiza que el actuador, ya sea una válvula solenoide o un piezoeléctrico, abra o cierre la aguja de la boquilla. Los inyectores con actuador piezoeléctrico son algo más estrechos y funcionan con un nivel de ruido especialmente bajo. Ambas variantes demuestran tiempos de conmutación igualmente cortos y permiten la preinyección, la inyección principal y la inyección secundaria para garantizar una combustión de combustible limpia y eficiente en cada punto de operación.

Componentes de CRDi

Algunos tipos de tanques de combustible también tienen un sedimentador de combustible en la parte inferior del filtro para separar el contenido de agua del combustible.

Funciones del sistema

El sistema de inyección de combustible diésel tiene cuatro funciones principales:

Combustible de alimentación

Los elementos de la bomba, como el cilindro y el émbolo, están integrados en el cuerpo de la bomba de inyección. El combustible se comprime a alta presión cuando la leva levanta el émbolo y luego se envía al inyector.

Ajustar la cantidad de combustible

En los motores diésel la entrada de aire es casi constante, independientemente de la velocidad de rotación y la carga. Si la cantidad de inyección cambia con la velocidad del motor y la sincronización de la inyección es constante, la potencia y el consumo de combustible cambian. Dado que la potencia del motor es casi proporcional a la cantidad inyectada, ésta se regula mediante el pedal del acelerador.

Ajuste del tiempo de inyección

El retardo de encendido es el período de tiempo entre el momento en que se inyecta, enciende y quema el combustible y cuando se alcanza la presión máxima de combustión. Como este período de tiempo es casi constante, independientemente de la velocidad del motor, se utiliza un temporizador para ajustar y cambiar la sincronización de la inyección, lo que permite lograr una combustión óptima.

Combustible atomizador

Cuando la bomba de inyección presuriza el combustible y luego lo atomiza desde la boquilla de inyección, se mezcla completamente con el aire, mejorando así el encendido. El resultado es una combustión completa.

Principio de funcionamiento de CRDi

Una bomba de alta presión suministra combustible presurizado. La bomba comprime el combustible a presiones de aproximadamente 1.000 bar o aproximadamente 15.000 psi. Luego suministra el combustible presurizado a través de un tubo de alta presión a la entrada del riel de combustible. Desde allí, el riel de combustible distribuye el combustible a inyectores individuales que luego lo inyectan en la cámara de combustión.

La mayoría de los motores CRDi modernos utilizan el sistema de inyector unitario con turbocompresor que aumenta la potencia y cumple con estrictas normas de emisiones. Además, mejora la potencia del motor, la respuesta del acelerador, la eficiencia del combustible y controla las emisiones. Salvo algunos cambios de diseño, el principio básico y el funcionamiento de la tecnología CRDi siguen siendo básicamente los mismos en todos los ámbitos. Sin embargo, su rendimiento depende principalmente del diseño de la cámara de combustión, las presiones del combustible y el tipo de inyectores utilizados.

Ventajas y desventajas

Ventajas

(1) Menores emisiones: Una de las razones por las que los fabricantes de vehículos inventaron los motores diésel common rail fue porque el gobierno creó regulaciones más estrictas sobre las emisiones de carbono. ¿Recuerdas cuando los grandes camiones diésel soltaban una gran cantidad de humo negro al aire? Ya casi no se ve eso porque el motor diésel common rail está diseñado para reducir esas emisiones. Esto es mejor para el medio ambiente y es un paso más hacia la lucha contra el calentamiento global.

(2) Más potencia: Los estudios han demostrado que los vehículos con un motor diésel common rail producirán un 25 por ciento más de energía que un motor diésel tradicional. Esto significa que mejorará el rendimiento general del motor diésel.

(3) Menos ruido: Los sistemas de inyección directa de combustible eran conocidos por ser ruidosos durante la conducción. El riel común reducirá gran parte del ruido que quizás recuerde haber escuchado. Esto hace que la experiencia de conducción sea más placentera para usted y quienes lo rodean en la carretera.

(4) Menos vibraciones: Antes se sentían muchas vibraciones en los motores diésel tradicionales de combustible directo. Ahora esas vibraciones se han reducido con el sistema de inyección directa common rail.

(5) Mejor kilometraje: Dado que el motor diésel common rail proporciona más potencia, eso significa que obtendrá un mejor kilometraje con su combustible. Como resultado, su economía de combustible también será mejor. Esto significa menos dinero gastado en combustible cuando estás de viaje.

Desventajas

(1) Vehículo caro: Los vehículos con motor diésel common rail van a ser más caros que los que tienen motor diésel tradicional. Si trabaja para una empresa que le suministra el vehículo, no se preocupe. Pero si se trata de un vehículo personal, es posible que no desee gastar ese dinero extra.

(2) Piezas caras:Dado que los vehículos common rail son más caros, se puede esperar que las piezas de repuesto también lo sean.

(3) Más mantenimiento: Los motores diésel common rail necesitarán más mantenimiento que un motor diésel tradicional. Incluso si usted mismo realiza el mantenimiento, requerirá más tiempo, esfuerzo y posiblemente gastos.

Seleccionado de Internet

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Creo que es sólo un acuerdo con fines de marketing. Si conoce las especificaciones exactas, puede comprar cualquier otra marca que tenga las especificaciones.

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Códigos genéricos

P0697:Circuito abierto del voltaje de referencia del sensor 'C'

Significado

El módulo de control tiene buses de referencia internos de 5 voltios llamados referencia de 5 voltios. Cada bus de referencia proporcionó un circuito de referencia de 5 voltios para más de un sensor. Por lo tanto, una condición de falla en un circuito de referencia de 5 voltios afectará a los otros circuitos de referencia de 5 voltios conectados al bus de referencia. El módulo de control monitorea el voltaje en los buses de referencia de 5 voltios.

Posibles Causas

Significado

El módulo de control tiene buses de referencia internos de 5 voltios llamados referencia de 5 voltios. Cada bus de referencia proporcionó un circuito de referencia de 5 voltios para más de un sensor. Por lo tanto, una condición de falla en un circuito de referencia de 5 voltios afectará a los otros circuitos de referencia de 5 voltios conectados al bus de referencia. El módulo de control monitorea el voltaje en los buses de referencia de 5 voltios.

Posibles Causas

P0699:Circuito 'C' de tensión de referencia del sensor alto

Significado

El módulo de control tiene buses de referencia internos de 5 voltios llamados referencia de 5 voltios. Cada bus de referencia proporcionó un circuito de referencia de 5 voltios para más de un sensor. Por lo tanto, una condición de falla en un circuito de referencia de 5 voltios afectará a los otros circuitos de referencia de 5 voltios conectados al bus de referencia. El módulo de control monitorea el voltaje en los buses de referencia de 5 voltios.

Posibles Causas

P0700:Mal funcionamiento del sistema de control de la transmisión

Significado

El módulo de control de la transmisión monitorea el mal funcionamiento de los sensores y actuadores relacionados con el control de la transmisión. Cuando el TCM detecta un mal funcionamiento con el control, se envía una señal al módulo de control del motor para activar la luz del motor o la luz de servicio pronto del motor. El ECM almacena el código P0700 y significa que el TCM detectó un mal funcionamiento con los controles de la transmisión.

Notas técnicas

Dado que el P0700 es un código justo e informativo, consulte el TCM para obtener más códigos para resolver el problema.

Posibles síntomas

Posibles Causas

P0701:Rango/rendimiento del sistema de control de la transmisión

Significado

El módulo de control de la transmisión ha detectado otras configuraciones de códigos de diagnóstico de fallas de la transmisión. Este DTC habilita el modo de emergencia.

Posibles Causas

P0702:Módulo de control de transmisión

Significado

El código lo activa el módulo de control del motor cuando hay un código almacenado en el módulo de control de la transmisión.

Posibles Causas

P0703:Rendimiento del interruptor de freno

Significado

El módulo de control del motor detectó aceleraciones y desaceleraciones sin cambiar el interruptor de freno

Notas técnicas

Compruebe si la luz de freno funciona con el pedal del freno. Si las luces de freno no funcionan, reemplace o ajuste el interruptor de freno.

Posibles síntomas

Posibles Causas

P0704:Mal funcionamiento del circuito de entrada del interruptor del embrague

Significado

Cuando se pisa el pedal del embrague, la señal de voltaje del interruptor del embrague al módulo de control del motor es baja. Si el ECM no ve este cambio de alto a bajo cuando el vehículo supera las 0 mph, el ECM establece el código P0704.

¿Cuándo se detecta el código?

El ECM no detectó ningún movimiento en el interruptor de posición del pedal del embrague.

Notas técnicas

Verifique el ajuste del interruptor del embrague; el interruptor debe abrirse y cerrarse cuando se presiona el pedal del embrague. Si el interruptor está ajustado correctamente, reemplace el interruptor del embrague para resolver el problema.

Posibles Causas

P0705:Mal funcionamiento del circuito del sensor de rango de transmisión

Significado

El interruptor de posición de estacionamiento/neutral incluye un interruptor de rango de transmisión. El interruptor de rango de transmisión detecta la posición de la palanca selectora cuando la palanca de cambios está en la posición de cambio N o P y envía una señal al módulo de control de la transmisión.

¿Cuándo se detecta el código?

El interruptor de rango de transmisión detecta la posición de la palanca selectora y envía una señal al TCM.

Posibles Causas

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