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Bomba
rotativa de inyección de émbolos radiales
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Estructura y funcionamiento
En la bomba rotativa de inyección VR de émbolos radíales
(figura inferior) se reúnen los siguientes grupos constructivos dentro
o unidos al cuerpo de la bomba:
La agrupación de estos grupos constructivos formando una unidad de estructura compacta permite adaptar exactamente entre si las interacciones de las diversas unidades funcionales. De esta forma pueden cumplirse las estrechas prescripciones y satisfacer plenamente las características de rendimiento exigidas,
Bomba de alimentación
de aletas con válvula reguladora de presión y válvula de
estrangulador de rebose
En el cuerpo de la bomba rotativa existe un fuerte eje de accionamiento alojado
en un apoyo deslizante por el lado de la brida y en un rodamiento por el lado
opuesto. La bomba de alimentación de aletas se encuentra interiormente
sobre el eje de accionamiento. Su misión es aspirar el combustible, generar
una presión en el recinto acumulador y abastecer combustible a la bomba
de alta presión de émbolos radiales.
Bomba de alta presión
de émbolos radiales con eje distribuidor y válvula de salida
La bomba rotativa es propulsada directamente por el eje de accionamiento. La
bomba genera la alta presión necesaria para la inyección y distribuye
el combustible entre los diversos cilindros del motor. El movimiento conjunto
del eje distribuidor se asegura mediante un disco de arrastre en el eje de accionamiento.
Electroválvula
de alta presión
La electroválvula de alta presión está dispuesta centradamente
en el cuerpo distribuidor, penetrando la aguja de válvula en el eje distribuidor
y girando con éste sincrónicamente. La válvula abre y cierra
con una relación de impulsos variable según las órdenes
de la unidad de control de la bomba. La correspondiente duración de cierre
determina la duración de alimentación de la bomba de alta presión
de émbolos radiales. De esta forma puede dosificarse exactamente el caudal
de combustible.
Variador de avance
En la parte inferior de la bomba está dispuesto el variador de avance
hidráulico con una válvula de impulsos y el émbolo de trabajo
situado transversalmente respecto al eje de la bomba. El variador de avance
hace girar el anillo de levas según el estado de carga y el régimen,
para variar así el comienzo de alimentación (y con éste
también el momento de inyección). Este control variable se designa
también como variación «electrónica» de avance
a la inyección.
Sensor del ángulo
de rotación (sistema DWS)
En el eje de accionamiento están dispuestos la rueda incremental (rueda
transmisora de ángulo) y la fijación para el sensor del ángulo
de rotación. Estos elementos sirven para la medición del ángulo
que adoptan respectivamente el eje de accionamiento y el anillo de levas durante
el giro. A partir de aquí puede calcularse el número de revoluciones
actual, la posición dei variador de avance y la posición angular
del árbol de levas.
Unidad de control de
la bomba
Sobre la parte superior de la bomba esta atornillada la unidad de control de
bomba provista de aletas de refrigeración. La unidad calcula a partir
de las informaciones del "sistema DWS" y de la unidad de control del
motor, las señales de activación para la electroválvula
de alta presión y la electroválvula de variador de avance.
Montaje y accionamiento
de la bomba
Montaje
La bomba rotativa de inyección de émbolos radiales se abrida directamente
al motor diesel. Con el fin de evitar confusiones al conectar las tuberías
de inyección, con las designaciones de los cilindros del motor, las salidas
de la bomba rotativa de inyección están designadas con: A, B,...,F
según el numero de cilindros. Las bombas rotativas de inyección
de émbolos radiales son especialmente apropiadas para motores de hasta
seis cilindros.
Accionamiento
El eje de accionamiento de la bomba rotativa es propulsado por un dispositivo
adaptado a la correspondiente ejecución del motor. En los motores de
cuatro tiempos, el número de revoluciones del eje de accionamiento de
la bomba es la mitad del numero de revoluciones del cigüeñal y corresponde
así también exactamente al numero de revoluciones del árbol
de levas del motor Diesel. El accionamiento de la bomba de inyección
está adaptado al movimiento de los pistones. El sincronismo entre el
motor y la bomba se consigue mediante un acoplamiento con cadenas, ruedas dentadas,
correas dentadas o piñones de acoplamiento.
Parte
de baja presión
La parte de baja presión pone a disposición el suficiente combustible
para la parte de alta presión. Componentes esenciales son:
Bomba de alimentación
de aletas
En la bomba rotativa de inyección de émbolos radiales va montada
la bomba de alimentación de aletas en torno al eje de accionamiento .
Entre la pared interior del cuerpo de la bomba y un anillo de apoyo que sirve
de cierre, está alojado el anillo de recepción excéntrico
(3) con superficie perfilada de rodadura interior. En la pared interior del
cuerpo de la bomba, están previstas dos escotaduras que permiten la entrada
(4) en la bomba y la salida (7) de la bomba. Debido a su forma se denominan
también «riñón de aspiración» o «riñón
de impulsión». En el interior del anillo de recepción se
mueve el rotor de aletas (2), que es propulsado por un dentado en el eje de
accionamiento (1). En las ranuras guía del rotor se conducen las aletas,
que cargadas por la fuerza de un muelle y por la actuación de la fuerza
centrífuga son presionadas hacia el exterior contra el anillo de recepción.
El recinto designado como «celda» (6) está formado por los
siguientes elementos (fig. 3):
El combustible que llega a través del taladro de entrada en el cuerpo de la bomba y por comunicaciones internas hasta el riñón de aspiración en la celda, es transportado por el giro del rotor de aletas en dirección al riñón de impulsión. El volumen de la celda se reduce durante el giro, debido a la superficie perfilada de rodadura interior del anillo de recepción excéntrico, y se comprime el combustible. La reducción del volumen hace que aumente fuertemente la presión de combustible hasta la salida al riñón de impulsión. Desde el riñón de impulsión se abastecen con combustible «a presión» los diversos grupos constructivos, a través de comunicaciones internas en el cuerpo de la bomba. También llega a la válvula reguladora de presión a través de una de estas comunicaciones.
El nivel de presión necesario de esta bomba rotativa es relativamente alto en comparación con otras bombas rotativas Debido a esta elevada presión, las aletas (5) presentan un taladro en el centro de su cara frontal, de forma tal que solo se desliza sobre el perfil del anillo de recepción una de las artistas del lado frontal. De esta forma se evita que toda la cara frontal de la aleta esté sometida a presión, lo que tendría como consecuencia un movimiento radial no deseado. Al cambiar de una arista a otra (p. ej. de entrada a salida) puede propagarse la presión que actúa sobre la cara frontal de la aleta, a través del taladro, hacia el otro lado de la aleta. Las fuerzas de presión opuestas que actúan se compensan en gran parte, y las aletas están en contacto sobre la superficie de rodadura interior del anillo de recepción, como se ha descrito anteriormente, por efecto de las fuerzas centrífugas y elásticas.
Válvula reguladora de presión
La presión de combustible generada por la bomba de alimentación
de aletas en el riñón de impulsión, depende de la velocidad
de rotación de la bomba. Para que esta presión no sea excesiva
a elevadas velocidades de rotación, se ha dispuesto una válvula
reguladora de presión (válvula de compuerta sometida a fuerza
elástica, fig. inferior) en la proximidad inmediata a la bomba de alimentación
de aletas, estando unida por un taladro con el riñón de impulsión
(5), Esta válvula modifica la presión de suministro de la bomba
de alimentación de aletas, en función del caudal de combustible
transportado. Si la presión del combustible sobrepasa un determinado
valor, la arista frontal del émbolo de válvula (3) abre unos taladros
dispuestos radialmente (4), a través de los cuales puede retornar el
combustible, por un canal, al riñón de aspiración (6) de
la bomba de alimentación de aletas. Si la presión de combustible
es demasiado baja, permanecen cerrados los taladros dispuestos radíalmente,
debido a la fuerza elástica. La tensión previa ajustable del muelle
de compresión determina la presión de apertura.
Válvula estranguladora de rebose
Para la refrigeración y ventilación de la bomba rotativa de inyección,
retorna el combustible al depósito a través de la válvula
estranguladora de rebose atornillada al cuerpo de la bomba.
La válvula estranguladora de rebose está en comunicación
con el elemento de rebose (5) del cuerpo distribuidor. En el interior del cuerpo
del distribuidor se encuentra una válvula de bola (3) sometida a fuerza
elástica, que deja salir combustible de la bomba cuando se alcanza una
presión de apertura preajustada.
En el flujo secundario hacia la válvula de bola existe un taladro en
el cuerpo de la válvula que esta unido al rebose de la bomba mediante
un taladro estrangulador (4) de un diámetro muy pequeño. Este
retorno calibrado facilita una purga automática de la bomba. El circuito
completo de baja presión de la bomba está adaptado de tal forma
que, a través del rebose de la bomba, retorna al depósito de combustible
un caudal de combustible definido
Filtro de combustible
La aplicación de un filtro de combustible adaptado especialmente a las
exigencias de la instalación de inyección es condición
previa para un funcionamiento sin anomalías, puesto que las impurezas
en el combustible pueden conducir a daños en los componentes de la bomba,
válvulas de impulsión e inyectores. El combustible puede contener
agua en forma ligada (emulsión) o no ligada (p. ej. formación
de agua de condensación debido a cambio de temperatura). Si este agua
penetra en el sistema de inyección, pueden producirse daños debidos
a corrosión. El sistema de inyección con bomba rotativa de inyección
precisa por lo tanto, igual que otros sistemas de inyección, un filtro
de combustible con un cartucho filtrante de papel y un recinto de acumulación
de agua, que pueda vaciarse en los correspondientes intervalos, abriendo un
tornillo de salida de agua.
Parte de alta presión
En la parte de alta presión (fig. inferior} tiene lugar, además
de la generación de alta presión, también la distribución
y dosificación de combustible con el control del comienzo de alimentación,
siendo preciso para ello únicamente un elemento actuador (electroválvula
de alta presión).
Generación
de alta presión con la bomba de alta presión de émbolos
radiales
La bomba de alta presión de émbolos radiales genera la presión
necesaria para la inyección (aprox. 1000 bar por el lado de la bomba).
La bomba es propulsada por el eje de accionamiento y consta de:
El movimiento giratorio
del eje de accionamiento es transmitido mediante un disco de arrastre directamente
al eje distribuidor, ya que el disco de arrastre engrana en las ranuras guía
dispuestas radialmente en el extremo del eje de accionamiento. Las ranuras
guía (3) sirven simultáneamente para la recepción de
los soportes de los rodillos (4), que recorren conjuntamente con los rodillos
(2) alojados allí, la pista de leva interior del anillo de levas (1)
dispuesto alrededor del eje de accionamiento. La pista de leva interior presenta
elevaciones de leva que están adaptadas en cuanto a su número,
al número de cilindros del motor. En la cabeza del eje distribuidor
son conducidos radialmente los émbolos de suministro (de aquí
proviene la designación «bomba de alta presión de émbolos
radiales»). Los émbolos de suministro apoyan sobre los soportes
de los rodillos y se mueven así en correspondencia con el perfil de
la pista de leva. Los émbolos son comprimidos por la elevación
de leva y comprimen así el combustible en el volumen central de alta
presión (7). Según el número de cilindros y el caso de
aplicación existen ejecuciones con 2, 3 ó 4 émbolos de
suministro (fig, inferior).
Distribución
del combustible en el cuerpo distribuidor
El cuerpo distribuidor consta de (fig. inferior):
En la fase de llenado
durante e! recorrido del perfil descendente de la leva se presionan hacia
fuera los émbolos de suministro (1) estando abierta la aguja de válvula
(4). A través de la entrada de baja presión (12), el canal anular
(9) y la aguja de válvula (4), fluye combustible desde la bomba de
alimentación al cuerpo distribuidor y llena el volumen de alta presión
(8). El combustible excedente sale por el retorno de combustible (5). En la
fase de alimentación son presionados hacia dentro por las levas
los émbolos de suministro (1), estando cerrada la aguja de válvula.
De esta forma se comprime el combustible que se encuentra ahora en el volumen
de alta presión (8) cerrado. A través de la ranura de distribución
(13) que debido al movimiento de giro del eje distribuidor (2) queda unida
con la salida de alta presión (14), llega el combustible que se encuentra
bajo presión, a través de la conexión del tubo de impulsión
(16) con válvula provista de estrangulador de retorno (15), la tubería
de impulsión y el portainyector, al inyector, el cual lo inyecta en
la cámara de combustión del motor.
Dosificación
de combustible con electroválvula de alta presión
La electroválvula de alta presión (fig. inferior) con válvula
de aguja movida por el núcleo móvil (2) cierra mediante un impulso
de mando de la unidad de control de bomba, en el punto muerto inferior de
la leva. El momento de cierre de la válvula (orificio de descarga)
determina el comienzo de suministro de la bomba de inyección. Mediante
un reconocimiento electrónico del momento de cierre (BIP Begin of In-jection
Period) recibe la unidad de control de bomba una información exacta
sobre el comienzo de suministro.
La dosificación de combustible tiene lugar entre el comienzo de suministro
y el final de la activación de la electroválvula de alta presión,
y se denomina «duración de alimentación». La duración
de cierre de la electroválvula de alta presión determina así
el caudal de inyección. Con la apertura de la electroválvula
de alta presión queda concluida la alimentación de alta presión.
El combustible excedente que todavía es transportado hasta el punto
muerto superior de la leva, llega por descarga al recinto de membrana. Las
altas puntas de presión que se producen entonces en el lado de baja
presión, son amortiguadas por la membrana del acumulador. Además,
la cantidad de combustible acumulada en el recinto de membrana favorece el
proceso de llenado para la siguiente inyección.
Para la parada del motor se interrumpe totalmente la alimentación de
alta presión con la electroválvula de alta presión. Por
este motivo no existe una válvula de parada adicional come en el caso
de la bomba rotativa de inyección VE.
Amortiguación
de las ondas de presión con la válvula provista de estrangulador
de retorno
La válvula con estrangulador de retorno (fig. inferior) impide que
las ondas de presión generadas al final del proceso de inyección,
o sus reflexiones, no conduzcan a una nueva apertura de la aguja de inyector
(postinyecciones). Las postinyecciones tienen repercusiones negativas sobre
las materias nocivas en los gases de escape.
Con el comienzo de la alimentación se levanta el cono de válvula
(3) debido a la presión del combustible. El combustible es transportado
ahora a través de la conexión del tubo de impulsión (5)
y la tubería de presión hacia el inyector. Al concluir la alimentación
cae repentinamente la presión de combustible y el muelle de válvula
(4) presiona el cono de válvula contra el asiento de válvula
(1).
Las ondas de presión reflejadas que se producen al cerrar el inyector,
se eliminan mediante un estrangulador (2) hasta el punto de que no puedan
producirse reflexiones nocivas de ondas de presión.
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