Diesel 3

CONTROL DE EMISIONES VEHICULARES EN EL D. M. Q.

FUNDACION NATURA – MUNICIPIO METROPOLITANO DE QUITO

AUSPICIO : COSUDE

1

CAPITULO III

ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE MOTOR DIESEL

CONTENIDO

3.1. La inyección y la mezcla........................................................

3.2. Sistema de alimentación de combustible..............................

3.3. Tipos de sistemas de alimentación de combustible..............

3.3.1. Sistema de bomba en línea........................................

3.3.2. Sistema con bomba tipo distribuidor..........................

3.3.3. Sistema PT.................................................................

3.3.4. Sistema con inyectores unitarios................................

3.4. Bomba de alimentación.........................................................

3.5. Filtrado del combustible.........................................................

3.6. Inyectores..............................................................................

3.6.1. Construcción de los inyectores...................................

3.6.2. Funcionamiento del inyector.......................................

3.6.3. Patrón de atomización................................................

3.6.4. Tobera de inyector......................................................

3.7. Mantenimiento de los inyectores...........................................

3.7.1. Localización de un inyector deficiente........................

3.7.2. Limpieza de la tobera y la válvula...............................

3.7.3. Pruebas de los inyectores..........................................

3

6

8

8

10

10

10

11

14

18

19

20

22

23

28

28

28

31



AUSPICIO : COSUDE

2

3.7.3.1. Pruebas en el motor.....................................

3.7.3.2. Pruebas fuera del motor...............................

3.8. Dispositivos de arranque en frío............................................

3.8.1. Thermostart................................................................

3.8.2. Descompresor............................................................

3.8.3. Bujía de incandescencia.............................................

3.8.3.1. Bujías de incandescencia de una sola

resistencia....................................................

3.8.3.2. Bujías de incandescencia de resistencia

doble............................................................

3.8.3.3. Bujías de incandescencia de

postcalentamiento........................................

3.8.3.4. Bujías de incandescencia en motores de

inyección indirecta.......................................

3.8.3.5. Bujías de incandescencia en motores de

inyección directa..........................................

31

32

36

36

38

38

39

39

41

41

41



AUSPICIO : COSUDE

3

GENERAL

Que los participantes conozcan los principios de la alimentación de combustible en los

motores Diesel, así como también los elementos que se utilizan con este propósito.

ESPECIFICOS

Explicar los principios de la alimentación de combustible.

Describir los diferentes tipos de sistemas mecánicos de inyección de

combustible.

Explicar cómo trabajan los distintos sistemas de inyección de combustible.

Explicar como se controla en un motor Diesel la cantidad exacta de combustible

inyectado.

Describir los diferentes tipos de inyectores.

Explicar el principio de funcionamiento de los inyectores.

3.1. LA INYECCION Y LA MEZCLA

En el motor Diesel el combustible debe mezclarse durante un corto intervalo de

tiempo con el aire comprimido aspirado, al revés de lo que ocurre con el motor de

gasolina, en el cual el combustible se mezcla con el aire más rápidamente.

Para conseguirlo hay que pulverizar el combustible al máximo, de modo que se

queme totalmente y pueda obtenerse del motor un rendimiento adecuado. Esta es la

causa de que haya que pulverizar el combustible al máximo y el motivo de que

convenga utilizar la inyección.

En un sistema de inyección, el combustible, ya filtrado, es impulsado por la

bomba de alimentación, a través de un filtro, hacia la bomba de inyección, la cual

OBJETIVOS



AUSPICIO : COSUDE

4

suministra la cantidad de combustible deseada a la tobera del inyector, que a su vez la

introduce en el cilindro. Cabe resaltar de que el ajuste de la bomba de combustible

efectuado por el fabricante está basado en la experiencia de todo un equipo de

proyectistas y ensayadores y por consiguiente es el más apropiado para el motor en

cuestión. Es sumamente improbable que dicho ajuste requiera modificación posterior

alguna, por lo que cabe admitir que el sistema de inyección adoptado es el que dará

mejores resultados en las condiciones reales de funcionamiento.

El combustible debe ser inyectado en la cámara de combustión en forma bien

determinada, puesto que el buen funcionamiento de un motor Diesel depende en

gran parte de una inyección correcta. Las condiciones esenciales para garantizar un

óptimo rendimiento son:

a) Suministrar a cada cilindro y en cada ciclo la cantidad de combustible

necesaria, adecuándola a las condiciones de marcha del motor.

b) Iniciar la inyección en el instante preciso, de modo que la combustión se

realice correctamente y en su totalidad, variando el punto de inyección en

consonancia con el régimen de giro del motor y las condiciones de carga.

c) Pulverizar el combustible, subdividiéndolo en pequeñas gotas para permitir

su inflamación.

d) Comunicar la suficiente energía cinética a las gotas de combustible para

lograr una buena penetración.

e) Difundir de manera uniforme las partículas de combustible en el aire de la

cámara de combustión.



AUSPICIO : COSUDE

5

Fig.3.1. Elementos del sistema de inyección.

Dado que en los motores Diesel se intenta obtener, después del comienzo de

la inflamación, una combustión a presión constante, la cantidad de combustible

inyectado debe repartirse en la duración de la inyección, de tal modo, que la presión

durante la combustión permanezca lo más constante posible, es decir, que a cada

grado de giro del cigüeñal, debe inyectarse únicamente la cantidad de combustible

que pueda quemarse en ese espacio de tiempo, con lo cual, la subida de la presión

debida a esta combustión es compensada por el descenso del pistón.

3.2. SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE

El sistema de inyección puede dividirse en dos partes fundamentales:

a) Circuito de alta presión, cuya misión es la de enviar el combustible a una

determinada presión, suficiente para ser introducido en la cámara de

combustión.

b) Circuito de baja presión, que tiene la misión de enviar el combustible desde el

depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.



AUSPICIO : COSUDE

6

Fig.3.2. Diagrama del sistema de combustible

En la Fig.3.2 se aprecian estos dos circuitos, formados por los siguientes

componentes:

1. Un tanque para el combustible Diesel.

2. Una bomba elevadora o de suministro de combustible, para abastecer al

sistema desde el tanque.

3. Filtros de combustible, que retienen partículas diminutas en el combustible.

4. Bomba de inyección, que entrega una cantidad exacta de combustible a alta

presión en cada inyector en el momento preciso.

5. Inyectores, uno para cada cilindro, que atomizan combustible en las

cámaras de combustión.

6. Mecanismo automático que permite controlar la cantidad de combustible

entregado a los inyectores y de esta manera controlar el motor.

7. Gobernador (regulador) para controlar la velocidad del motor de acuerdo

con las condiciones de carga.

8. Tubos de retorno para el exceso de combustible.

La bomba de alimentación envía el combustible a la de inyección a una presión

conveniente, que oscila entre 1 y 2 Kg/cm2 y en cantidad suficiente. El sobrante de

este combustible tiene salida a través de la válvula de descarga del filtro, retornando al

depósito.



AUSPICIO : COSUDE

7

Fig.3.3. Válvula de descarga

La válvula de descarga que se monta en el filtro ejerce dos funciones (Fig.3.3) :

1. Limita la presión en el circuito.

2. Permite la salida departe del combustible de la canalización.

En un sistema de alimentación, es sumamente importante purgar el aire del

circuito, ya que la existencia de burbujas de aire en el combustible, puede perturbar el

funcionamiento de la bomba de inyección, hasta el punto de imposibilitar la puesta en

marcha del motor. Cuando se pretende poner en marcha un motor que ha estado

largo tiempo sin funcionar, o después de una intervención en el circuito de

alimentación, debe procederse al purgado del sistema, para lo cual debe bombearse

combustible al circuito con la ayuda de la bomba manual de alimentación (que se

incorpora en el filtro de combustible o en al propia bomba de alimentación), mientras

se mantienen abiertos los purgadores de la tapa del filtro y de la bomba de inyección.

Para asegurar una alimentación adecuada en caudal para la bomba de

inyección, deben utilizarse tubos de tamaño adecuado. Generalmente se utilizan tubos

de alimentación de 8mm de diámetro para bombas de inyección cuyos émbolos no

sobrepasen los 11 mm de diámetro. Para émbolos de diámetro comprendido entre 12

y 15 mm, el tubo de alimentación utilizado es de 10 mm. Por cuanto se refiere a los

tubos de retorno, el diámetro utilizado suele ser de 4,5 mm, que es suficiente para el

caudal de fuga.

3.3. TIPOS DE SISTEMAS DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE

En la figura 3.4 se ilustran los componentes de cuatro diferentes sistemas de

alimentación de combustible. En cada diagrama se muestran las partes básicas de



AUSPICIO : COSUDE

8

cada sistema, con un inyector y un cilindro.

3.3.1. SITEMA DE BOMBA EN LINEA

En este sistema se emplea una bomba de unidades múltiples con un elemento

de bombeo para cada inyector. El combustible a alta presión que viene de la bomba

hace que la aguja del inyector se eleve de su asiento para inyectar el combustible.

Fig.3.4. Sistemas de alimentación de combustible.



AUSPICIO : COSUDE

9

1) filtro, 2) bomba de alimentación, 3) árbol de levas, 4) balancín, 5) inyector,

6) bomba de inyección en línea, 7) bomba de distribuidor, 8) Bomba de combustible

PT. Línea continua suministro de combustible, línea discontinua retorno de

combustible al tanque.

3.3.2. SISTEMA CON BOMBA TIPO DISTRIBUIDOR

Se ilustra en la figura 3.4.b, es básicamente similar al de la bomba en línea,

pero se emplea bomba del tipo de distribuidor. Tiene un solo elemento de bombeo y

un mecanismo para distribuir el combustible a alta presión a los inyectores, éstos, a su

vez, atomizan el combustible en las cámaras de combustión. Un pequeño excedente

de combustible pasa por los inyectores y retorna al tanque. Igual que en el sistema en

línea, los inyectores operan por el combustible a alta presión enviado desde la bomba

de inyección.

3.3.3. SISTEMA PT

Este sistema se emplea en los motores Cummins y las iniciales PT son las

abreviaturas presión-tiempo. Se le ha dado ese nombre porque en este sistema la

cantidad de combustible que se inyecta a la cámara de combustión está en relación

directa con la presión y con el período de tiempo durante el cual el combustible entra

al inyector.

Con referencia a la figura 3.4.c se verá que el árbol de levas acciona el inyector

mediante una varilla de empuje y un balancín. Este sistema, a veces, se llama

inyección mecánica para diferenciarlo de los sistemas con bomba de inyección en

línea y de tipo distribuidor en los que sólo hay inyección a presión. En el sistema PT (

que es también una forma de sistema con inyectores unitarios), se acciona un émbolo



AUSPICIO : COSUDE

10

como un impulsor dentro del inyector para introducir el combustible en la cámara de

combustión.

3.3.4. SISTEMA CON INYECTORES UNITARIOS

En este sistema, que se emplea en los motores Detroit Diesel se combinan las

funciones del elemento de la bomba de inyección y del inyector dentro de éste. El

inyector se acciona desde el árbol de levas por medio de una varilla de empuje y un

balancín.

En el momento preciso se acciona el inyector desde el árbol de levas para

aumentar la presión del combustible y entregarlo en la cantidad correcta a las

cámaras de combustión. En este sistema, el sistema circula en forma continua por los

conductos en la culata de cilindros, para llegar a los inyectores y retornar el excedente

al tanque.

3.4. BOMBA DE ALIMENTACION

La bomba de alimentación o transferencia aspira el combustible del depósito y

lo envía a la bomba de inyección. Generalmente esta provista de una bomba manual

de cebado, que permite llenar y purgar las canalizaciones del circuito de alimentación.

Se utilizan cuatro tipos de bombas de alimentación: las de diafragma, las de

pistón, las de engranaje y las de paletas.



AUSPICIO : COSUDE

11

Fig.3.5. Bomba de diafragma sencilla.

1) válvula de entrada, 2) diafragma, 3) varilla de tracción,

4) articulación, 5) palanca de accionamiento, 6) leva,

7) válvula de salida, 8), 9) resortes de retorno.

Las bombas de diafragma, que se montan en el bloque de cilindros, son

similares a las de los motores a gasolina, excepto que tienen una palanca de cebado.

Las bombas de diafragma que se montan en el cuerpo de la bomba de inyección son

algo más compactas pero funcionan en la misma forma. Pueden tener o no un filtro

integral con la bomba.

La bomba de aspas es una bomba rotatoria y suele ser parte de una bomba

de inyección tipo distribuidor. El rotor, en el cual las aspas están colocadas en

ranuras, está montado descentrado en el cuerpo de la bomba. Cuando gira la bomba,

las aspas se mueven hacia dentro y afuera en sus ranuras y pueden seguir la

configuración del cilindro en que giran.

Fig.3.6. Componentes de una bomba de aspas.

1) rotor, 2) eje de impulsión, 3) aspa,

4) válvula reguladora.



AUSPICIO : COSUDE

12

La bomba de engranajes, también es rotatoria y consta de dos engranes en

una cubierta: de mando y uno impulsado. El combustible entra por el orificio de

admisión y se mueve en la bomba en el espacio entre los dientes de los engranes y el

cuerpo de la bomba. En los motores Detroit Diesel se utiliza bomba de transferencia

del tipo de engranes, en los motores Cummins, la bomba de combustible PT tiene

bomba de engranes integral.

Fig.3.7. Bomba de alimentación tipo pistón.

Las bombas de pistón se utilizan preferentemente en sistemas que disponen

de bomba de inyección de elementos en línea (Fig.3.7), donde pueden distinguirse

dos partes esenciales:

a) El cuerpo de la bomba, de forma cilíndrica, que se fija al cárter de la

bomba de inyección y que esta provisto de dos conductos uno de

admisión y otro de escape.

b) El pistón, que se desplaza en el interior del cilindro que forma el cuerpo



AUSPICIO : COSUDE

13

de bomba, de modo que su posición esta determinada por un muelle

emplazado en su parte superior y por un empujador mandado por una

leva, que forma parte del árbol de levas de la bomba de inyección.

En la parte superior se dispone la bomba de cebado, que utiliza el mismo

circuito de la bomba de alimentación y sirve para purgar y llenar de combustible las

canalizaciones, en el caso de vaciado de las mismas o períodos largos de inactividad.

La bomba tiene una función de autorregulación de la presión con que se envía

el combustible a la bomba de inyección, lo que supone una presión de alimentación

sensiblemente constante. También está misión la realizan las válvulas de descarga.

La autorregulación es necesaria par evitar que disminuya la eficacia del filtrado

al aumentar la presión de alimentación.

3.5. FILTRADO DEL COMBUSTIBLE

Uno de los puntos más exigentes para el perfecto funcionamiento del motor

Diesel lo representa el Filtrado del combustible. Si se tiene en cuenta que las

tolerancias de los elementos móviles en las bombas de inyección y los propios

inyectores llegan a ser del orden de 3 milésimas de milímetro y que sus superficies

lisas deben asegurar la estanqueidad, se comprende que las menores partículas

pueden provocar depósitos, erosiones y en consecuencia deteriorar sensiblemente el

equipo de inyección y el buen funcionamiento del motor.

Pero no solamente las partículas sólidas perturban el sistema. El agua,

además de provocar oxidación de los elementos, en invierno puede congelarse y

consecuentemente provocar la obstrucción de los conductos de alimentación en

paradas prolongadas del motor. Y no sólo eso, en cantidades suficientes, puede



AUSPICIO : COSUDE

14

combinarse con el azufre contenido en el combustible y así producir ácidos corrosivos

posteriores a la combustión.

Es necesario limpiar el combustible hasta conseguir separar de él todas las

impurezas que lleva consigo, superiores a una milésima de milímetro.

Los procedimientos empleados para conseguir la limpieza del combustible son:

a) Los separadores de partículas

b) Las capas filtrantes o filtros.

Los separadores de partículas, actúan sobre el combustible sometiéndolo a la

acción de la fuerza centrífuga, para separar las impurezas relativamente grandes,

como partículas metálicas, arenas, etc.

Fig.3.8. Prefiltro de combustible.



AUSPICIO : COSUDE

15

El procedimiento más preciso es el consistente en hacer pasar el combustible a

través de una pared porosa en la cual quedan depositadas las impurezas contenidas

en él. Se consigue mediante los diferentes filtros, prefiltros y mallas filtrantes que se

disponen en el sistema de alimentación.

El prefiltro está emplazado antes de la bomba de alimentación, en algunos

casos formando parte de ella. Está constituido por un elemento filtrante de mallas de

tela metálica (Fig.3.8), en cuya superficie exterior quedan las impurezas contenidas en

el combustible, que posteriormente caen a la cubeta, donde quedan depositadas.

Los filtros de combustible están ubicados entre la bomba de alimentación y la

bomba de inyección y realizan la tarea más delicada del filtrado, separando del diesel

las más pequeñas impurezas.

Fig.3.9. Instalación del filtro de combustible.

Las características principales que deben reunir los filtros son:

- Larga vida útil antes de ser repuestos o limpiados.

- Deben retener el agua y las partículas del orden de una micra.



AUSPICIO : COSUDE

16

- Han de ser capaces de realizar su cometido a una baja presión.

- Con el menor volumen posible, deben presentar una gran superficie de

filtrado.

Los filtros pueden ser:

1. Filtros simples de papel o cartón.

2. Filtros de tamiz metálico.

3. Filtros en tandem o por etapas.

La acción de filtrado se completa con la interposición de un filtro en la entrada

del inyector (Fig.3.10), que esta construido con una barra estriada, que esta

emplazada en la misma tubería que llega del portainyector.

Fig.3.10. Filtro en la entrada del inyector.

Dada la gran importancia del sistema de filtrado del combustible, se hace

necesaria la reposición de los cartuchos filtrantes cada cierto número de kilómetros



AUSPICIO : COSUDE

17

recorridos por el vehículo, generalmente cada 15000.

También se suele disponer de un separador de agua en serie con el filtro, que

no solo retiene las gotas de agua, sino también las partículas más grandes de oxido,

metal y suciedad.

Fig.3.11. Filtro y sedimentador.

Los sedimentadores pueden incluir un sistema que produce una alarma cuando

el nivel de agua en el vaso se eleva al grado de que pueda dejar de funcionar. Este

control funciona en base a determinar el nivel de agua con una sonda o un flotador.

3.6. INYECTORES

El inyector es el elemento que introduce en la cámara de compresión del

cilindro la cantidad de combustible precisa para que se produzca la combustión y

funcione el motor.



AUSPICIO : COSUDE

18

Para lograr una buena combustión, es necesario que el combustible inyectado

esté finamente pulverizado, al objeto de lograr su rápida inflamación, ya que se sabe,

que lo primero que se quema de las gotas de combustible es su capa exterior y luego

su parte interior. Por lo tanto, cuanto más grande sea la gota, mayor es su capa

exterior y más tiempo tarda en inflamarse.

Para que la pulverización se realice, es necesario que el combustible adquiera

una velocidad determinada y que la relación longitud-diámetro del orificio, tenga un

cierto valor.

De estos factores dependerá la pulverización y el grado de penetración del

chorro de combustible. Cuanto más alta sea la velocidad (lo que depende de la

presión), mayor es la pulverización, pero a mayor pulverización corresponde menor

penetración, ya que las gotas son menos gruesas.

Los inyectores se llaman también toberas en forma genérica. En algunos

casos, el cuerpo del inyector se llama también portatobera, en donde va colocada la

tobera o copa por la cual se atomiza el combustible.

Los inyectores funcionan, ya sea con el combustible a presión dentro de ellos,

o por impulsión mecánica desde el árbol de levas del motor.

En este capítulo se va ha describir principalmente los inyectores CAV y Bosch,

que funcionan por presión. Los inyectores unitarios y los inyectores PT, que son de

accionamiento mecánico se describen más adelante, al igual que los inyectores

Caterpillar.

3.6.1. CONSTRUCCION DE LOS INYECTORES

Un inyector consta de dos partes.



AUSPICIO : COSUDE

19

a) Un cuerpo en el que se ajusta la tobera.

b) Elementos que sostienen la tobera y contienen el resorte.

Fig.3.12. Conjunto de inyector.

1) tobera, 2) tuerca de tobera,

2) portatobera, 4) entrada de combustible,

5) Tuerca superior.

El extremo inferior o tobera del inyector sobresale en la cámara de combustión

y en el momento preciso inyecta combustible atomizado en ella. El inyector debe

funcionar 150 veces por minuto en marcha mínima o ralentí y hasta una 1500 veces

por minuto a velocidad máxima.



AUSPICIO : COSUDE

20

3.6.2. FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR

El inyector actúa de la siguiente forma: el combustible procedente de la bomba

de inyección llega a la cámara a presión elevada y empuja fuertemente la aguja hacia

arriba por su superficie. Cuando la presión del combustible es mayor que la ejercida

por el resorte, la aguja se levanta y se abre el orificio de paso. El combustible entra

entonces en la cámara de combustión, y al pasar por los orificios de la tobera se

pulveriza.

La aguja cierra sobre el cuerpo mediante una terminación en forma de cono.

Cuando la bomba ya no comunica presión al combustible, la presión de la cámara

baja y el resorte empuja hacia abajo la aguja, cerrando de golpe el orificio y evitando

el goteo que sería causado por la pérdida de combustible.



AUSPICIO : COSUDE

21

Fig.3.13. Piezas principales del inyector

1)portatobera, 2) tobera, 3) tuerca de tobera, 4) vástago,

5) resorte, 6) tuerca para ajuste del resorte,

7) Tuerca de tapa, 8) , 9) entrada y retorno de combustible

Las características de un buen inyector son las siguientes:

1. El combustible debe ser pulverizado

2. El inicio y el final de la combustión deben ser muy exactos.

3. No deben producirse goteo cuando el inyector no actúa.

4. El chorro de combustible debe distribuirse por todo el aire.

5. La fuerza de salida del combustible ha de ser suficiente para que penetre en

la cámara de combustión, pero no excesiva, de modo que el combustible no

choque con las paredes del cilindro.

El combustible se debe inyectar con una atomización muy fina. Cualquier

combustible sin atomizar que escurra a la cámara de combustión no arderá en forma

correcta y producirá carbón y humo negro.

3.6.3. PATRON DE ATOMIZACION

La forma de la descarga en los orificios de la tobera del inyector se llama patrón

de atomización. El diseño de la cámara de combustión determina el patrón de

atomización requerido. En la Fig. 3.14. se muestra el patrón de atomización de una

tobera de cuatro orificios, en la cual se descarga el combustible por cuatro orificios

pequeños, del mismo tamaño, en la punto de la tobera para producir cuatro

atomizaciones de tamaño uniforme.

El patrón de atomización de la tobera se determina por características como el



AUSPICIO : COSUDE

22

número, tamaño, longitud y ángulo de los orificios y también por la presión del

combustible dentro del inyector. Todos estos factores influyen en la forma y longitud

de la atomización.

Fig. 3.14. Patrón de atomización

3.6.4. TOBERA DE INYECTOR

La función de la tobera es inyectar una carga de combustible en la cámara de

combustión en una forma en que pueda arder por completo. Para ello, existen

diversos tipos de toberas, con variaciones en la longitud, número de orificios y ángulo

de atomización. El tipo de tobera que se utilice en un motor depende de los requisitos

particulares de sus cámaras de combustión.

En la Fig. 3.15 se ilustran los principales tipos de toberas:

1. Toberas de un solo orificio

Estas toberas, a) tienen un solo orificio taladrado en su extremo, cuyo diámetro



AUSPICIO : COSUDE

23

puede ser de 0.2 mm o mayor. La tobera b) con punta cónica y un solo orificio tiene

este taladrado en ángulo de acuerdo con el motor en que se instalará.

2. Toberas de orificios múltiples

Estas toberas, c) tienen dos o más orificios taladrados en el extremo. El

número, tamaño y posición de los orificios depende de los requerimientos del motor.

Fig. 3.15. Tipos de toberas de inyectores

3. Toberas de vástago largo



AUSPICIO : COSUDE

24

Estas toberas, d) tienen un vástago largo que es una prolongación de la parte

inferior de la tobera. Los orificios normales y el asiento de la válvula están el extremo

del vástago largo, que permite que la parte de la tobera que tiene holguras muy

precisas, entre la aguja y la tobera, quede separada de la cámara de combustión a fin

de que puedan funcionar en la parte de la culata que está algo más fría.

4. Toberas de aguja

Estas toberas, e) tienen un orificio mucho más grande y la punta de la aguja

está reducida para formar una especie de alfiler que sobresale en el orificio. Con la

modificación de la forma y el tamaño de la aguja, se pueden tener inyectores con

diversos patrones de atomización, que pueden variar desde un cono con un hueco

pequeño hasta un cono con un ángulo de 60°.

Las toberas de aguja se emplean en motores de inyección indirecta es decir lo

que tienen cámara de combustión tipo celda de aire, de turbulencia o de

precombustión.

5. Toberas de demora

Son toberas, f) de aguja modificadas, en las que se ha cambiado la forma de la

aguja para disminuir la cantidad de inyección al principio de la entrega. Esto reduce la

cantidad de combustible en la cámara cuando empieza la combustión y también

reduce el cascabeleo.

6. Tobera Pintaux

Es una modificación (Fig. 3.16) de la tobera de aguja. Tiene un agujero auxiliar

para atomización en la tobera, a fin de facilitar el arranque con el motor frío. A las

RPM de arranque del motor, la válvula de aguja no se levanta lo suficiente para que la



AUSPICIO : COSUDE

25

aguja a través de agujero descargue combustible, sino que el agujero auxiliar produce

una atomización más fina que se requiere para el arranque del motor en frío.

Fig. 3.16. Tobera Pintaux



AUSPICIO : COSUDE

26

Fig. 3.17.Características de diseño de los inyectores

a) Inyector con tobera tipo cápsula

b) Inyector tipo lápiz

Aunque todos los inyectores accionados por presión tienen los mismos

principios de funcionamiento, hay muchas variaciones en ellos. Incluyen su longitud y

diámetro y el método para sujetarlos en la culata de cilindros así se pueden citar los

siguientes: inyector de tipo lápiz (su marca de fábrica es Roosa Master), inyectores

tipo cápsula (se utilizan en algunos motores Caterpillar), inyectores unitarios.

De acuerdo a tipo de montaje los inyectores pueden ser con montaje a rosca,

con montaje de brida y con montaje de grapa.

Fig. 3.18. Tres diferentes diseños de inyectores



AUSPICIO : COSUDE

27

a) Inyector con montaje a rosca

b) Inyector con montaje de brida

c) Inyector con montaje de grapa

3.7. MATENIMIENTO DE LOS INYECTORES

Los inyectores deben trabajar de manera correcta para lograr un buen

funcionamiento del motor. La tobera tiene la función particular de inyectar el

combustible finalmente atomizado en la cámara de combustión. Los inyectores

deficientes que no pueden ejecutar esa función producirán fallos, golpeteo,

sobrecalentamiento de motor, pérdida de potencia, humo negro en el escape o mayor

consumo de combustible (estos síntomas son similares a los que produce un bujía

deficiente en un motor de gasolina). Los inyectores se deben desmontar para

limpiarlos y probarlos a los intervalos recomendados.

3.7.1. LOCALIZACION DE UN INYECTOR DEFICIENTE

Para localizar un inyector deficiente, con el motor a una velocidad mayor que

la de Ralentí, se aflojan los tubos de los inyectores por orden. Con esto se corta el

paso de combustible a ese inyector y, si éste está bueno, habrá una caída

considerable en la velocidad del motor. La velocidad no variará si ese inyector está

deficiente. Con este método se puede localizar el inyector deficiente.

Este procedimiento es el mismo que se sigue para purgar los tubos de los

inyectores, el aire que haya en ellos se expulsará al momento de probar cada inyector.

3.7.2. LIMPIEZA DE LA TOBERA Y LA VALVULA



AUSPICIO : COSUDE

28

El equipo para limpieza de toberas consta de un cepillo de alambre de latón

para limpiar el carbón de la tobera y la válvula, rasquetas de latón para limpiar los

conductos internos en la tobera y un sujetador para el alambre delgado de acero para

limpiar los orificios de atomización en el extremo de la tobera, tal como se ilustra en la

Fig. 3.19.

Examínese si la tobera tiene carbón y compruébese se la válvula de aguja

sale con facilidad de la tobera. Compruébese que la tobera no esté dañada ni

decolorada por sobrecalentamiento.

Fig. 3.19. Limpieza de la tobera y la aguja

a) Punta de la tobera b) Conducto para combustible c) Galería d) Extremo del rebajo



AUSPICIO : COSUDE

29

e) Asiento de la aguja f) Orificios de atomización g) Aguja h) Instalación de la tobera en el portatobera

Después de limpiar el carbón de la tobera, se debe lavar con combustible

Diesel u otro líquido limpiador aprobado y, después, de preferencia, se debe lavar a la

inversa para eliminar cualesquiera partículas que queden en las cavidades de la

tobera. Parra ellos, se coloca ésta en un adaptador y se monta en el probador de

inyectores (Fig. 3.20). Se acciona con rapidez varias veces la palanca del probador

para hacer pasar combustible a presión por la tobera en sentido inverso al normal.

Fig. 3.20. Equipo probador de inyectores

1) recipiente y filtro para combustible, 2) válvula de retención

3) tornillo de purga de aire, 4) bomba de inyección

5) palanca manual, 6) manómetro, 7) tubo,

8) tornillo de ajuste de presión de inyector, 9) contratuerca



AUSPICIO : COSUDE

30

La válvula de aguja se instala en la tobera con ésta sumergida en un

recipiente con combustible limpio. La válvula debe tener suficiente holgura en la

cavidad para que caiga a su lugar al levantarla de su asiento, con la tobera en

posición vertical.

Todas las piezas se deben lavar con Kerosén o combustibles limpios y

examinar si tienen daños. Los conductos y rebajos deben estar limpios. Se debe tener

cuidado con la cara de presión que debe alinear con la cara de presión en la tobera

para formar una unión hermética.

3.7.3. PRUEBAS DE LOS INYECTORES

3.7.3.1. Pruebas en el motor

Fig. 3.21. Atomización de una tobera de un solo orificio



AUSPICIO : COSUDE

31

a) antes de que comience la inyección b) durante la inyección c) después de que termine la inyección

Para probar un inyector en el motor, hay que sacarlo de la culata. Se conecta el

inyector con su tubo pero de modo que apunte al lado opuesto del motor. Si los

demás inyectores están instalados, hay que aflojar sus tuercas de unión para que no

ocurra inyección en los cilindros y arranque el motor. Hay que poner el control del

combustible en la posición de máximo combustible, como al arranque del motor, en

otra forma, la bomba no enviará combustible al inyector. Se hace funcionar el

arranque de modo que el inyector descargue en el aire, para poder observar el patrón

de atomización, que debe ser uniforme y fina, sin humedad, “rayas”, atomización

lateral o escurrimiento. (Fig. 3.21 y 3.22)

3.7.3.2. Pruebas fuera del motor

En la Fig. 3.20 se ilustra un probador de inyectores. Para las pruebas y ajustes,

se conecta el inyector en el tubo del probador y se comprueba el patrón de

atomización. El probador consiste en una bomba que se acciona con una palanca

manual y un manómetro que se puede desconectar con un volante y una válvula de

retención. También tiene un depósito para combustible y un filtro. En este probador se

utilizan el combustible o un líquido especial para pruebas. Antes de hacer la prueba,

se cierra la válvula de retención para aislar y proteger el manómetro, después se

acciona la palanca manual con rapidez varias veces para expulsar el aire del sistema.

Nota para seguridad: Hay que apuntar la tobera lejos del operario cuando se acciona

el probador, por ningún motivo el chorro de atomización debe llegar a las manos o el

cuerpo, ya que tiene gran fuerza de penetración y puede ocasionar lesiones serias.



AUSPICIO : COSUDE

32

Se realizan las siguientes pruebas:

a) Graduación de la presión

Se quita la tuerca de tapa de la parte superior del inyector y se gira la tuerca de

ajuste del resorte para dar la presión especificada de apertura o disparo, por ejemplo,

en 360 y 170 atmósferas. Para ello se mueve la palanca del probador con lentitud

hacia abajo y se observa el momento en que oscila la aguja del manómetro para

indicar la apertura de la válvula de aguja. Para ajustar la presión se aprieta la tuerca

de ajuste del resorte para aumentarla o se afloja para disminuirla. Esto aumenta o

disminuye la fuerza del resorte que mantiene a la aguja contra su asiento. Algunos

inyectores tienen ajuste de presión con suplementos (lainas) en vez de la tuerca. Para

graduar la presión, se modifica el espesor de los suplementos encima del resorte. Si

se agregan suplementos se aumentan la fuerza del resorte y la graduación de la

presión; si se quitan, se reduce la graduación de la presión del inyector.

b) Caída de presión

Se aumenta la presión casi hasta la de inyección y se deja de accionar la

palanca. Se observa el tiempo requerido para que caiga la presión. Por ejemplo, una

caída de 150 a 100 atmósferas puede requerir 6 segundos. Si la caída ocurre en

menos tiempo, indica holgura excesiva entre la aguja y la tobera o una posible fuga

entre la tobera y el portatobera.

c) Hermeticidad del sello

La punta de la tobera debe permanecer casi seca con una presión de unas 10

atmósferas; no existirá tendencia a la formación de una gota en la punta.

d) Patrón de atomización



AUSPICIO : COSUDE

33

Con la válvula de retención cerrada, se acciona con rapidez la palanca manual

y se observa la atomización o pulverización. Se debe producir una atomización fina y

uniforme. En la Fig. 3.21 se ilustran los patrones de atomización bueno, aceptable y

malo en una tobera de un orificio.



AUSPICIO : COSUDE

34

Fig. 3.22. Diagramas del patrón de atomización de una tobera de

cuatro orificios.

a) tobera buena b) un orificio restringido c) un orificio con restricción parcial produce

deformación horizontal d)deformación vertical Los diagramas del patrón de atomización de una tobera de cuatro orificios de la

Fig. 3.22 señalan el modo en que una tobera en buenas condiciones produce un

patrón uniforme. También se muestra la deformación debida a un orificio obstruido en

forma total o parcial.

Averías y reparaciones de toberas

Defecto

Posible causa

Remedio

Presión de abertura de la tobera demasiado alta.

1) Tornillo de ajuste desajustado. 2) Aguja de la tobera agarrotada. 3) Aguja de la tobera agarrotada,

sucia y resinosa. 4) Agujeros de las toberas obstruidos

por residuos y coque.

- Ajustar a la presión prescrita.

- Cambiar la tobera y su aguja.

- Limpiar la tobera. - Limpiar la tobera.

Presión de apertura de la tobera demasiado baja.

1) Tornillo de ajuste desajustado. 2) Aguja de la tobera agarrotada. 3) Aguja de la tobera agarrotada,

sucia y resinosa. 4) Resorte de la tobera roto.

- Ajustar la presión prescrita.

- Limpiar la tobera. - Reemplazar el

resorte de la tobera.

Tobera que gotea.

La tobera no cierra herméticamente a causa de los residuos de coque.

- Si la tobera no funciona bien después de la limpieza reemplazar tobera y aguja.

Chorro de inyección deformado y que gotea.

1) Tobera sucia por residuos de coque.

2) Aguja de la tobera averiada.

- Limpiar la tobera. - Reemplazar la

tobera y su aguja.



AUSPICIO : COSUDE

35

Al inyectar, la tobera no hace el crujido característico.

Aguja de la tobera demasiado justa o agarrotada, o cuyo asiento no cierra herméticamente.

- Limpiar la tobera. Si no funciona bien después de la limpieza, reemplazar tobera y aguja.

Sale demasiado combustible por la tubería.

1) La aguja de la tobera tiene demasiado juego.

2) La tuerca con tapón para la fijación de las toberas no está bastante atornillada.

3) Cuerpos extraños entre la junta de la tobera y el portatoberas.

- Reemplazar tobera y aguja.

- Atornillar bien la tuerca.

- Limpiar bien las superficies de la junta y la tobera.

Tobera azulada. Montaje defectuoso, hermeticidad imperfecta o falta de refrigeración.

- Reemplazar tobera y aguja.

3.8. DISPOSITIVOS DE ARRANQUE EN FRIO

A lo largo de lo expuesto hasta aquí, se han venido presentando problemas y

soluciones para el óptimo funcionamiento del motor Diesel.

Uno de los problemas que han podido quedar patentes es el del arranque del

motor cuando éste se encuentra frío (no necesariamente muy frío). Si el combustible

ha de inflamarse espontáneamente por absorber el calor generado durante la

compresión del aire y éste y el propio motor están fríos, el hecho de la combustión

se verá dificultada hasta que el motor no alcance una temperatura de

funcionamiento norma, acentuándose en el momento del arranque.

Han existido y existen multitud de soluciones orientadas a minimizar este

problema y citaremos aquí unas pocas por ser las más características.

3.8.1. THERMOSTART



AUSPICIO : COSUDE

36

El dispositivo “Thermostart” para arranque está roscado en el múltiple de

admisión y quema combustible en el múltiple para suministrar aire caliente a los

cilindros.

En la Fig. 3.23 se ilustra la construcción del Thermostart. Consta de un

cuerpo de válvula central que suministra el combustible, rodeado por una bobina de

calentamiento que tiene una prolongación para formar una bobina de ignición. Una

válvula de aguja mantiene un balín de retención contra su asiento. Todas las piezas

tienen un protector metálico.

Cuando se conecta el dispositivo, la bobina calienta el cuerpo de la válvula,

que se expande para abrir la válvula de retención de balín. Esto permite la entrada

de combustible vaporizado al múltiple cuando se hace funcionar el motor de

arranque. La bobina de ignición inflama el combustible y calienta el aire de admisión.

Cuando se desconecta la bobina, el paso del aire por el múltiple enfría el

cuerpo de la válvula y ésta se cierra para cortar el paso al combustible.



AUSPICIO : COSUDE

37

Fig. 3.23. Dispositivo “Thermostart” para arranque en frío

a) unidad completa b) piezas internas

3.8.2. DESCOMPRESOR

Algunos motores tienen descompresores del tipo de palancas o de levas que

mantienen parcialmente abiertas las válvulas de admisión o de escape. Eso reduce

la presión de compresión y permite que el motor de arranque haga girar el cigüeñal

con mayor facilidad. Antes de que “encienda” el motor, se suelta la palanca del

descompresor para que haya compresión completa en los cilindros. El empleo del

descompresor facilita hacer girar el cigüeñal durante los ajustes.

3.8.3. BUJIA DE INCANDESCENCIA

La bujía de incandescencia es una resistencia calentadora que se introduce

en la cámara de combustión y que toma contacto con la mezcla de aire /

combustible. En la Fig. 3.24 se muestra el diseño básico de una bujía de

incandescencia de la marca Champion.

Fig. 3.24. Diseño básico de una bujía de incandescencia



AUSPICIO : COSUDE

38

La bujía recibe corriente desde el sistema eléctrico durante un período de

tiempo que le permite aumentar la temperatura a aproximadamente 800° C.

La velocidad con que logrará esta temperatura es la medida clave de su

rendimiento. Pero como la rapidez de calentamiento se consigue con una

disminución de su rendimiento. Pero como la rapidez de calentamiento se consigue

con una disminución de su resistencia y esta disminución puede propiciar la

fundición de la misma, es necesario la utilización de materiales muy resistentes.

En la construcción de la bujías se ha evolucionado hacia modelos de doble

resistencia y que han pasado de un tiempo de calentamiento de 20 segundos a 7 u

8. También las bujías más modernas actúan siguiendo diferentes fases de pre y

postcalentamiento con el fin de mejorar las emisiones en el escape durante el

período de calentamiento del motor, disminuir consumos y ruidos. Por tanto, tres son

los tipos que tomamos de referencia.

3.8.3.1. Bujías de incandescencia de una sola resistencia

El diseño de estas bujías proporciona una larga duración para el arranque en

frío. Estas bujías de incandescencia (níquel) permiten tiempos de calentamiento de

20 y 30 segundos y se utilizan en aquellas aplicaciones en las cuales la duración es

primordial.

3.8.3.2. Bujías de incandescencia de resistencia doble

Este tipo de bujías presenta dos resistencias de propiedades eléctricas

diferentes: una en la punta y la otra reguladora de valor variable en el cuerpo de la

vaina.



AUSPICIO : COSUDE

39

Cuando se aplica corriente a la bujía, la resistencia de calentamiento de baja

resistividad (níquel-cromo) alcanza la temperatura de unos 850° C mucho más

rápido que las convencionales de una sola resistencia. A medida que se calienta la

resistencia reguladora (níquel) su resistividad aumenta, lo que reduce la corriente

que fluye por la resistencia calentadora impidiendo su fusión. Esto permite tiempos

de calentamiento de sólo 7 u 8 segundos.



AUSPICIO : COSUDE

40

Fig.3.25. Bujías de incandescencia

3.8.3.3. Bujías de incandescencia de postcalentamiento

Estas bujías disponen de una resistencia reguladora (hierro-cobalto) capaz de

aumentar su resistividad de 10 a 12 veces durante el calentamiento, lo que le

permite usar unas resistencias (níquel-cromo) de calentamiento de muy baja

resistividad y con tiempos de calentamiento de 5 segundos. Además, la capacidad

de regulación le permite alcanzar valores estables de temperatura que pueden

alcanzar un nivel estable justo por debajo de los 1.000° C (según tipo de bujía) con

lo que puede permanecer caliente hasta 3 minutos sin riesgo de sufrir daño.

3.8.3.4. Bujías de incandescencia en motores de inyección indirecta

En los motores de inyección indirecta con precámara, tal como puede verse

en la Fig. 3.25 (B), la vaina de la bujía de incandescencia que protege el elemento

calentador, se encuentra expuesta dentro de la precámara. La bujía de

incandescencia calienta la mezcla en preparación, cuando la cámara está fría, y

posibilita la combustión.

3.8.3.5. Bujías de incandescencia en motores de inyección directa

En la Fig. 3.25 (A) se puede ver un motor de inyección directa en el que la

bujía de incandescencia está situada en la misma cámara. Esta situación, en que la

bujía de incandescencia puede afectar directamente a la combustión, ha obligado a

mayores esfuerzos tecnológicos en su diseño.

Documents

Diesel 3