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8/18/2019 Comprobación Presión Máxima de La Bomba en Sistemas Common Rail

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Comprobando la presión máximade la bomba en sistemas Common

Railpor Fernando Augeri• tamaño fuente

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En los sistemas de inyección diesel common rail, a menudo sepresenta la necesidad de comprobar la presión máxima de labomba.

Esto puede ser cuando se sospecha de la misma, o cuando uncódigo presente (DTC) indica falta de p resión.

Obviamente la bomba no es la única causante de la baja presión, pero muchas veces se debe irdescartando, y vericar el funcionamiento de la bomba es una buena medida.Ante todo se debe tener en claro con que tipo de válvulas cuenta la bomba de alta presión.

Existen dos tipos de válvulas que pueden aparecer en la bomba de alta presión. La válvula IPR( Reguladora de presión ) y la válvula SCV (Control de caudal).

Por ejemplo, los sistemas Bosch suelen usa válvulas IPR, salvo ya en la última versión CP4 que utilizauna válvula SCV.

Los sistemas Denso y D elphi utilizan válvulas S CV.

Los sistemas Siemens utilizan válvulas IPR y SCV.

Cual es la diferencia entre estas? La válvula IPR regula la presión dejando escapar diesel hacia el retorno.La válvula SCV regula la succión a la bomba de alta presión, es decir deja ingresar mas o menos diesel ala misma. Regula lo que la bomba puede succionar.

Se puede hacer un graco ilustrativo de la siguiente manera:

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Como puede verse la válvula SCV regula la cantidad de combustible que pasa desde la bomba de bajapresión o transferencia, a la bomba de alta presión, dejando ingresar a la misma mas o menos diesel.

La válvula IPR esta dejando que el diesel que va al riel se fugue o escape hacia el retorno, por lo que de

esta forma regula la presión.Estas válvulas pueden venir una u otra, o también ambas como ocurre en las bombas Siemens

Vamos a ver el caso de u na bomba de sistema common rail Denso, como el sistema queequipa a la Totota HiluxEsta bomba tiene una válvula del tipo SCV, de control de succión.

La válvula es eléctrica, es decir un a electroválvula.

Es del tipo normal cerrada. Esto quiere decir que si la energizamos en forma eléctrica, se abrirá almáximo, permitiendo de esta forma máximo ingreso de diesel a la etapa de alta presión y por lo tanto, maspresión o presión máxima.

Se pude energizar desde 12 voltios por medio de una lámpara en serie, vemos en la imagen que actuacomo limitadora de la corriente.


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Si se conecta de esta forma, la válvula quedara abierta.

Simultáneamente se desconectan los inyectores eléctricamente para que el motor no arranque.

Luego se acciona el arranque y se verica midiendo la señal del ICP -sensor de presión en el riel- que elvoltaje suba a 4 voltios. Esto ya equivale a un presión de mas de 1000 bares.Téngase en cuenta, que mientra se acciona el arranque se debe tener conectado un multímetro en laseñal del ICP de 3 cables que esta en el mismor riel y vericar el aumento de presión que se manifestarácomo un a umento de voltaje.

En caso de que no llegue a cerca de 4 voltios, podría ocurrir que haya fuga en los inyectores, don de unpoco de fuga es normal, pero si están con mucha fuga se afectara la lectura que hace el ICP y elrendimiento del motor.

Abajo se podrá ver el video. Son dos, vea la parte 1 y luego la parte 2

Los inyectores de los sistemas diesel common rail trabajan en

base a un juego de p resiones hidráulicas.

Internamente en el inyector hay un embolo que por diferencia desupercies entre s u parte s uperior e inferior mantiene rmementecerrada la a guja q ue p ermite la inyección.

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Cuando la presión en la parte superior del embolo disminuye, este asciende liberando la aguja yposibilitando la inyección.

El líquido contenido en esta zona superior es liberado fuera del inyector po r un retorno.

Una forma práctica de evaluar el funcionamiento de los inyectores es medir los volúmenes vertidos porestos retornos en forma individual.

Una simple comparación de los caudales vertidos suele ser una prueba contundente del malfuncionamiento de los inyectores.

Por lo general inyectores defectuosos inyectaran mayor cantidad en los retornos.

En la graca siguiente se puede ver ampliada la zona correspondiente a la parte superior del embolodonde se encuentra la válvula que libera la presión hacia el retorno permitiendo de esta forma lainyección.

El sistema EGR está diseñado para controlar la formación deOxidos de Nitrogeno - NOX. Los NOX aparecen por la


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combinación del Oxigeno con el Nitrogeno que existe en el aireambiente. El Nitrogeno reacciona con el Oxígeno bajo lascondiciones de presión y temperaturas existentes en la cámarade combustión de un motor. Es por este motivo que aparece elsistema d e recirculación de g as d e esca pe EGR.

El sistema EGR persigue basicamente bajar la temperatura de la cámara de combustión en ciertascondiciones en las cual el efecto de formación de Nox es máximo. Para lograr esta reducción detemperatura el sistema permite un pequeño paso de gases de escape a la admisión con lo cual ingresan ala cámara de combustión gases que al haber sido ya quemados, no reaccionaran puesto que yaentregaron su energía en el proceso de combustión.

En este aspecto se forma en el interior de l a cámara un efecto anticombustionante y el calor generado enla combustión baja.

A diferencia de lo que ocurre en motores de gasolina, donde el EGR deja pasar gases de escape en elmomento de carga parcial o alta carga, en los sistemas Diesel, el EGR deja pasar gases de esacape enbaja o m ediana condición de carga.

Vale decir que la válvula EGR se encontará abierta en marcha lenta o carga parcial y se debe cerrarcuando la carga del motor aumenta. Es decir al acelerar.

Esto es así porque justamente en baja carga en la camara de combustión de un motor diesel hay muchoaire que se quema con un mínimo de combustible.

Entonces e l exceso de aire sometido a alta presión y temperatura facilita la formación de Nox, ya que loscomponentes intergantes para la formación del Nox - Oxigeno y Nirogeno - estan presentes en esemomento.

El ingreso de gases quemados suplanta en parte al aire fresco, disminuyendo la formación de Nox ybajando la temperatura de la combustión.

Cuando el motor diesel acelera, el EGR debe cerrase ya que el gas de escape quemado limitara elingreso de aire fresco. En caso de no hacerlo faltara aire a la combustión y el motor despedirá humonegro.

El humo que p uede ap araecer en motores d iesel al acelerar es m uchas veces co nsecuencia d e u naválvula E GR que n o cierra.

Es frecunete que los motores e quipados con sistemas diesel common rail tengan EGR.

Uno de los sistemas EGR mas comunes es el de válvulas controladas por vacio.

Estas válvulas tienen en la parte superior una toma de vació mediante la cual se comanda el movimientodel diafragma que permite el paso de los gases de escape al múltiple de admisión. Como en los motoresdiesel no existe vacio en el múltiple de admisión , se hace necesario la instalación de un depresor que seencarga de tener disponible el vació para que un solenoide comandado por el PCM le coloque y le quite elvació al diafragma.


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Colocando un vacuónetro sobre la conexión de vacio de la válvula es posible ver su funcionamiento. Estono garantiza que la válvula no este trabada, pero verica el trabajo del vacio sobre la misma.

Evaluar l a presión en el riel en los sistemas de inyección dieselcommon rail es una forma muy acertada para diagnosticarproblemas de arranque y funcionamiento de un motor con estetipo de s istema d e inyección.

La presión en el riel es generada por la bomba de alta presión. Esta bomba de inyección solo generapresión.

A diferencia de los sistemas de inyección mecánica tradicionales, no tiene ninguna puesta a puntorespecto del motor.

La presión generada y regulada por componentes en la misma bomba es llevada al riel y desde ahí,repartida a los inyectores.

En el riel se encuentra instalado el sensor de presión, llamado por lo general de dos formas:

-ICP : Sensor de control de la presión de inyección ( Injection Preassure Control)

-FRP: Sensor de presión en el riel ( Fuel Rail Preassure Sensor)


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El sensor de presión dispone de 3 cables de conexión con el PCM, tal como ocurre con otros sensores depresión.

Estos 3 cables son:

1-Positivo de a limentación de 5 voltios.

2- Señal al PCM

3-Masa de sensores


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Justamente, evaluar la señal del sensor es una forma práctica de conocer la presión del riel, dado que espor medio de esta información que el PCM conoce la presión.

Esta es una señal de voltaje. Esta tensión varía entre un mínimo de aproximadamente 0.5 voltios a unmáximo de 4.5 voltios, siendo mayor en voltaje cuanto mayor es la presión en el riel.

Si se coloca un voltímetro entre esta señal y masa será posible "medir" la presión en el riel analizando elvalor de voltaje que se pueda leer en el voltímetro.

En la gura puede apreciarse la forma de conectar el voltímetro, téngase presente que es muy simpleencontrar el cable de señal, con solo medir uno a uno, será fácilmente identicable el de 5 voltios y el demasa, el tercero será la señal que se esta buscando.

Esta señal en voltaje se encontrará normalmente con motor detenido en un valor de 0.5 voltiosaproximadamente.

Al accionar el arranque dicho voltaje debe subir hast a 1 voltio o mas. La presencia de este voltaje serádará la certeza de que en el riel hay presión suciente. Necesaria para que los inyectores puedan abrir yque la ECU los active.

Formas de onda en InyectoresDiesel Common Railpor Fernando Augeri

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• 1• 2• 3• 4• 5

(6 votos)Formas de diagnóstico de problemas de inyectores, en base aformas de onda de tensión, corriente. Mediciones conosciloscopio.

Los inyectores con solenoides que suelen ser excitados desde e lPCM, descargando la energía que previamente ha si do acumuladaen un capacitor o condensador...

El circuito interno de PCM dispone de una fuente conmutada que eleva la tensión y mantiene cargado uncapacitor o condensador que es luego descargado sobre el inyector.

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El circuito parte de la siguiente base de funcionamiento.

La tensión de batería de 12 voltios es aplicada al circuito de la gura, el positivo llega a la bobina L1. Elotro extremo de la bobina es conmutado a negativo por el transistor Q1 disparado a alta frecuencia desdeel transistor Q2.

Q2 en este caso es un transistor Mosfet, y su gate esta siendo excitado a alta frecuencia ( 10 a 20 Khz)con pulsos provenientes de un generador no detallado en este análisis.

Como consecuencia da la rápida conmutación a masa en el extremo frio de la bobina L1 se producenpicos de tensión inducida que alcanzan los 100 votlios aproximadamente.

Estos picos de tensión positivos y creados por la misma autoinducción de la bobina L1, pasan por el diodoD2 y " se acumulan " en el capacitor C1.

Posteriormente esta energía acumulada en el condensador será enviada al inyector.


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El interruptor se coloca a modo de análisis, al conectarlo y desconectarlo rápidamente el osciloscopiomostrará la forma de onda de la gura superior. Nótese que el osciloscopio se conecta entre ambosextremos del inyector SL1.

La pulsante observada en la gura tiene la frecuencia de conmutación del generador que excita el gate de

Q2.Este tipo de forma de onda será la observada en el osciloscopio cuando se conecta a un inyectorCommon Rail bobinado.

Del análisis de la forma de onda y comparación de señales sobre los diferentes inyectores se podrádeterminar lo siguiente:

- Si hay señal de excitación sobre los inyectores.

- La forma de onda , sus valores máximos y su misma gráca servirán para determinar el estado de labobina del inyector, cableados y trabajo realizado por el PCM.

En las imagenes siguientes se puede ver como esta conectado el oscilosopio y como se ve la forma deonda explicada en el mismo.


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Análisis de la Corriente de Aperturade la aguja de un inyector dieselpor Raúl Hidrobo

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Toda bobina requiere de un tiempo de carga y d e un amperajepara s u saturación completa...

Podemos hacer una analogía y mirar que este tiempo de carga y la intensidad de corriente tienen relacióndirecta con el tipo de bobina que se esté usando, así tendrá inuencia en estos factores el número devueltas y e l espesor de la bobina por lo que tiene relación directa con el ohmiaje de dicha bobina.

Si consideramos para el análisis de la curva de excitación de corriente una bobina de un relé, conocemosque su ohmiaje está entre 40 y 60 ohm, al mirar la graca de corriente en un osciloscopio podemosobservar que para que el relé accione mecánicamente debe llegar a una corriente de apertura, lo que lelleva un tiempo de aproximadamente 5,6 msg. En este momento se observa en la graca de la corrienteun pequeño descenso propio de la inducción generada el momento de la unión de los contactos del relé yposteriormente se puede ver como la corriente llega a un valor máximo para mantenerse constante encondiciones normales de operación.

La imagen siguiente fue tomada con una punta de prueba amperometrica y e stá demostrando la corrientedel circuito de control de un relé simple.

FORMA DE CONEXIÓN DEL OSCILOSCOPIO

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Para la explicaciónrespectiva de la información técnica que encontramos en la curva hemos dividido la curva en varias

secciones que se explican posteriormente.

La base de tiempo del osciloscopio esta a 2mseg/div.

Se puede ver que lleva a la bobina del relays 5,67 mS el alcance 105 mA de la

Corriente Aquí.

El segmento AB nos indica el inicio del paso de corriente y por consiguiente el inicio de carga de labobina, al llegar al punto C encuentra la corriente de carga de la bobina y por tanto su activación por loque la curva desciende al punto E, mientras que la barra del contacto del relay se mueve a su posicióncompletamente cerrada. Aquí es donde ocurre todo el movimiento mecánico,

Causando la desviación en la forma de onda llamada el efecto SeaGull.

Ahora bien, consideremos los valores de ohmiaje de las bobinas de los inyectores respecto a los ohmiajesde de bobinas de reles o electroválvulas y t endremos la siguiente tabla.


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Funcionamiento de InyectoresPiezoeléctricospor Fernando Augeri

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La operación de estos inyectores se realiza p or un efecto llamadopiezoeléctrico. El fenómeno piezoeléctrico consiste en un cristalde cuarzo que cambia de t amaño cuando se som ete a un impulsoeléctrico. Inversamente es capaz de generar un impulso eléctricosi se fuerza a cambiar de formándolo. En la siguiente graca semuestra u n ejemplo de e sta a rmación...

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En estos inyectores, el solenoide que abría y cerraba la válvula para permitir el drenaje al retorno deldiesel sobre el embolo, es remplazado por un e lemento Piezoeléctrico.

El PCM dispone del mecanismo en el interior del inyector que realiza las diferencias de presiones y el

movimiento mecánico posibilitando así la salida de combustible al cilindro.Para este n el PCM envía sobre el piezoeléctrico una tensión inicial de unos 70 V por un tiempo de0,2mseg. Ya en el interior, los c ristales logran elevar este voltaje a unos 1 40 V, esto toma otros 0 ,2 ms y selogra con una corriente de aprox. 7 Amp. A este proceso se lo llama TENSION DE CARGA y CORRIENTEDE CARGA.

El aumento de tensión se logra gracias a l contacto entre los mismos c ristales los cuales logran multiplicarel efecto de voltaje.

Para terminar el proceso de inyección es necesario colocar otro impulso de tensión nal llamado TIEMPODE DESCARGA esto toma alrededor de otros 0,2 ms.

En la siguiente graca se aprecia la relación de corriente, voltaje y desplazamiento de la aguja del inyector.

A. Cantidad de preinyección

B. Cantidad de inyección principal

1. Carrera de la aguja del inyector (mm)

2. Corriente de activación (amperios)

3. Tensión (voltios)

4. Ángulo del cigüeñal (grados del cigüeñal)

En la graca se puede apreciar que existe una pre inyección y una inyección principal. Si se analiza lagraca de corriente se identica que es necesario realizar una descarga de la corriente acumulada en elpiezoeléctrico para lograr que el mismo se contraiga y pare l a inyección.


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En e l caso de desconectar el inyector justo cuando esta inyectando se genera u na condición de apertura permanente lo que podría arruinar el motor.

Explicación del fenómeno piezoeléctricoEl inyector dispone en su interior de un dispositivo piezoeléctrico, que es el en cargado de producir elmovimiento mecánico necesario para posibilitar la inyección de combustible.

Este mecanismo electromecánico trabaja en forma muy rápida, y al aplicarle corriente al mismo sedeforma, contrayéndose primero y l uego expandiéndose nuevamente para cerrar el paso de combustible.

Vemos en la siguiente gura una imagen del inyector:

El elemento piezoeléctrico esta formado por unas placas metálicas separadas por un dieléctrico decuarzo, semejante a la construcción de un condensador de placas planas.

Se pueden ver las placas metálicas en color dorado, y el cuarzo que actúa como aislante en color gris.


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Al aplicar una tensión de aprox. 70 voltios sobre las placas del dispositivo piezoeléctrico, el mismo se

contrae, dado que el cuarzo que esta actuado como dieléctrico tiene esta particular propiedad. Ladistancia entre las p lacas d isminuye y se abre la válvula que posibilita el drenaje del diesel hacía el oricode retorno.

Pero al trabajar e l dieléctrico contrayéndose genera voltaje, p ropiedad también del cuarzo presionadoentre las placas, con lo que la tensión se eleva a unos 140 voltios, quedando este dispositivo cargadocomo si fuera un condensador.

Luego el PCM realiza una especie de cortocircuito entre los terminales de conexión, posibilitando ladescarga de este "condensador" piezoeléctrico y e l mecanismo se e xpande cerrando la válvula.

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