Los actuadores son todos aquellos
dispositivos que al contrario de los sensores, tienen la capacidad de transformar
una magnitud eléctrica en una magnitud física (posición, rotación, activación
de solenoides, etc.) por medio de ellos la unidad de control puede manipular el
comportamiento del motor para que se ajuste a las condiciones óptimas de
funcionamiento. Ejemplo de ellos, son los inyectores, bobinas de encendido,
válvula EGR, sistema EVAP, motor de los abanicos, etc.
INYECTORES
El inyector utilizado en los sistemas common-rail
se activan de forma eléctrica a diferencia de los utilizados en sistemas que
utilizan bomba rotativa que inyectan de forma mecánica. Con esto se consigue más
precisión a la hora de inyectar el combustible y se simplifica el sistema de
inyección.
Estructura
La estructura
del inyector se divide en tres bloques funcionales:
- El inyector de
orificios.
- El servosistema
hidráulico.
- La electroválvula.
El combustible
a alta presión procedente del rail entra por "11" al interior del
inyector para seguir por el canal de afluencia "9" hacia la aguja del
inyector "10", así como a través del estrangulador de entrada "6"
hacia la cámara de control "12". La cámara de control "12"
esta unida con el retorno de combustible "1" a través del
estrangulador de salida "7" y la electroválvula "3".
Cuando la
electroválvula "3" no está activada el combustible que hay en la
cámara de control "12" al no poder salir por el estrangulador de
salida "7" presiona sobre el embolo de control "8" que a su
vez aprieta la aguja del inyector "10" contra su asiento por lo que
no deja salir combustible y como consecuencia no se produce la inyección.
Cuando la
electroválvula esta activada entonces se abre y deja paso libre al combustible
que hay en la cámara de control. El combustible deja de presionar sobre el
embolo para irse por el estrangulador de salida hacia el retorno de combustible
"1" a través de la electroválvula. La aguja del inyector al disminuir
la fuerza del embolo que la apretaba contra el asiento del inyector, es
empujada hacia arriba por el combustible que la rodea por lo que se produce la
inyección.
Como se ve la
electroválvula no actúa directamente en la inyección sino que se sirve de un
servomecanismo hidráulico encargado de generar la suficiente fuerza para
mantener cerrada la válvula del inyector mediante la presión que se ejerce
sobre la aguja que la mantiene pegada a su asiento.
El caudal de combustible utilizado para las labores de control dentro del
inyector retorna al depósito de combustible a través del estrangulador de
salida, la electroválvula y el retorno de combustible "1". Además del
caudal de control existen caudales de fuga en el alojamiento de la aguja del inyector
y del embolo. Estos caudales de control y de fugas se conducen otra vez al depósito
de combustible, a través del retorno de combustible "1" con una
tubería colectiva a la que están acoplados todos los inyectores y también la
válvula reguladora de presión.
Funcionamiento
La función del inyector
puede dividirse en cuatro estados de servicio, con el motor en marcha y la
bomba de alta presión funcionando.
- Inyector cerrado (con alta presión presente).
- El inyector abre (comienzo de inyección)
- Inyector totalmente abierto.
- El inyector cierra (final de inyección).
Si el motor no está en
marcha la presión de un muelle mantiene el inyector cerrado.
Inyector cerrado (estado de reposo):
La electroválvula no está
activada (estado de reposo) y por lo tanto se encuentra cerrado el
estrangulamiento de salida que hace que la presión del combustible sea igual en
la cámara de control que en el volumen de cámara de la tobera por lo que la
aguja del inyector permanece apretado sobre su asiento en la tobera empujada
(la aguja) por el muelle del inyector, pero sobre todo la aguja se mantiene
cerrada porque la presión en la cámara de control y en el volumen de cámara de
la tobera (que son iguales) actúan sobre áreas distintas. La primera actúa
sobre el émbolo de control y la segunda sobre la diferencia de diámetros de la
aguja, que es un área menor y por tanto la fuerza que empuja a la aguja contra
el asiento es mayor que la fuerza en sentido contrario, que tendería a abrirla.
El muelle, aunque ayuda,
aporta una fuerza muy pequeña.
El inyector abre (comienzo de inyección):
El inyector se encuentra en
posición de reposo. La electroválvula es activada con la llamada corriente de
excitación que sirve para la apertura rápida de la electroválvula. La fuerza
del electroimán activado ahora es superior a la fuerza del muelle de válvula, y
el inducido abre el estrangulador de salida. En un tiempo mínimo se reduce la
corriente de excitación aumentada a una corriente de retención del electroimán más
baja. Con la apertura del estrangulador de salida puede fluir ahora
combustible, saliendo del recinto de control de válvula hacia el recinto hueco
situado por encima, y volver al depósito de combustible a través de las
tuberías de retorno. El estrangulador de entrada impide una compensación completa
de la presión, y disminuye la presión en la cámara de control de válvula. Esto
conduce a que la presión en la cámara de control sea menor que la presión
existente en la cámara de la tobera. La presión disminuida en la cámara de
control de la válvula conduce a una disminución de la fuerza sobre el émbolo de
mando y da lugar a la apertura de la aguja del inyector. Comienza ahora la
inyección.
La velocidad de apertura de
la aguja del inyector queda determinada por la diferencia de flujo entre el
estrangulador de entrada y de salida.
Inyector totalmente abierto:
El émbolo de mando alcanza
su tope superior y permanece allí sobre un volumen de combustible de efecto
amortiguador. Este volumen se produce por el flujo de combustible que se
establece entre el estrangulador de entrada y de salida. La tobera del inyector
esta ahora totalmente abierta y el combustible es inyectado en la cámara de
combustión con una presión que corresponde aproximadamente a la presión en el
Rail. La distribución de fuerzas en el inyector es similar a la existente
durante la fase de apertura.
El inyector cierra (final de inyección)
Cuando deja de activarse la
electroválvula, el inducido es presionado hacia abajo por la fuerza del muelle
de válvula y la bola cierra el estrangulador de salida. El inducido presenta
una ejecución de dos piezas. Aunque el plato del inducido es conducido hacia
abajo por un arrastrador, puede sin embargo moverse elásticamente hacia abajo
con el muelle de reposición, sin ejercer así fuerza hacia abajo sobre el
inducido y la bola.
Al cerrarse el
estrangulador de salida se forma de nuevo en el recinto de control una presión
como en el Rail, a través del estrangulador de entrada. Este aumento de presión
supone un incremento de fuerza ejercido sobre el embolo de mando. Esta fuerza
del recinto de control de válvula y la fuerza del muelle, superan ahora la
fuerza del volumen de la cámara de tobera y se cierra sobre su asiento la aguja
del inyector.
La velocidad de cierre de la aguja del inyector queda determinada por el flujo
del estrangulador de entrada.
Inyectores de Orificios
Funciones
Las toberas de inyección se montan en los inyectores Common Rail. De esta forma
los inyectores Common Rail asumen la función de los portainyectores.
Aplicación
Para motores de inyección directa que utilizan el sistema Common Rail se
emplean inyectores de orificios del tipo P con un diámetro de aguja de 4 mm.
Hay dos tipos de inyectores:
Hay dos tipos de inyectores:
- Inyectores de taladro ciego
- Inyectores de taladro en asiento
VÁLVULA REGULADORA DE LA PRESIÓN
Función
Esta válvula tiene la misión de ajustar y mantener la presión en el "Rail", dependiendo del estado de carga del motor.
- En caso de una presión demasiado alta en el Rail, La válvula reguladora de la presión abre de forma que una parte del combustible retorna al depósito, desde el Rail a través de una tubería colectora.
- En el caso de una presión demasiado baja en el Rail, la válvula reguladora de presión cierra y estanqueiza así el lado de alta presión contra el lado de alta presión.
VÁLVULA EGR
Las siglas EGR que dan nombre propio a esta válvula significan Exhaust Gas Recirculation, recirculación de los gases de escape, como hemos indicado con anterioridad. Actualmente están integradas prácticamente en cualquier vehículo con motor diésel y cada vez es más frecuente encontrarlas en vehículos que funcionan a gasolina también.
La válvula EGR se encuentra ubicada entre el colector de admisión y el de escape donde hace las veces de comunicador, permitiendo que parte de los gases de escape vuelvan a la cámara de combustión a través del colector de admisión para que se vuelvan a quemar. Este paso genera un descenso de la temperatura de combustión lo que incide directamente en la disminución del óxido de nitrógeno (NOx) emitido y vertido al exterior.
Tipos Válvula
EGR
Los distintos tipos de válvulas EGR dosifican el caudal de
gases de escape reciclados a través de sistemas diferentes. Fundamentalmente
cuando hablamos de válvulas EGR podemos diferenciarlas en dos grandes tipos:
neumáticas o eléctricas.
Válvula
EGR neumática
Fueron
las primeras EGR utilizadas, denominadas neumáticas o mecánicas. Existe en ellas una
muelle encargado de empujar una membrana que abrirá o cerrará la válvula a
través de una varilla con un punzón en su extremo cuando reciba la presión
suficiente por parte de una electroválvula que, controlada por la unidad
electrónica del motor, accionará el sistema por depresión o vacío. Éste, en el
caso de automóviles gasolina será generador por el colector de admisión, y por
las bombas de vacío en caso de vehículos diésel.
Además,
algunos modelos incluyen potenciómetros o captadores de temperatura para
mejorar el control. Otros tienen la válvula electrónica y la EGR acopladas como
una sola pieza, en cuyo caso de les denomina convertidor EGR.
Válvula EGR electrónica:
Este tipo de válvulas EGR
nacieron de la necesidad de tener mejor control y mayor actuación
contra los gases de combustión emitidos. No funcionan con bombas de vacío
como en el caso anterior, sino con sistemas similares al de las bombas
electrónicas de los motores de inyección directa diésel (TDI) que trabajan
de forma autónoma.
Tienen
una bobina de motor que recibe la corriente por la unidad de control del motor
abriendo o cerrando el paso a los gases que deben recircular. La válvula
incorpora sensores y potenciómetros para verificar que el
movimiento transcurre tal como dictan los parámetros que
mencionamos con anterioridad (velocidad, carga, temperatura…). Con los cambios
de normativa, ahora es obligatorio encontrar un chivato en el cuadro de mandos del
vehículo que nos informe de posibles disfunciones del sistema EGR según lo leído
por dichos sensores.
¿En qué consiste una válvula
EGR refrigerada?
Al nombrar los distintos tipos de
válvulas que podemos encontrar en el sistema EGR de nuestro vehículo podemos
mencionar también posibilidad de refrigerar las válvulas. No debemos confundir
con un nuevo tipo de válvulas EGR o con ninguna de las anteriores, ya que no es
más que un sistema
para añadir a éstas que permita ayudar a reducir la temperatura de los gases de
escape.
Consiste en un radiador encargado de refrigerar los gases de
combustión permitiendo que puedan recircular mayor cantidad de gases. A
bajas temperaturas, cuando el termostato está cerrado, este radiador se
alimenta con líquido refrigerante frío que viene del radiador del motor,
reduciendo aún más la temperatura y por tanto, generando menos NOx en el
calentamiento del motor, evitando acumulaciones adicionales de carbonilla y
previniendo posibles fallos eléctricos
BUJÍAS
INCANDESCENTES
Tienen
la función de calentar la cámara de combustión, facilitando así el encendido de
los motores ciclo diesel principalmente en días más fríos. Posterior a la
partida (encendido) del motor, estas bujías deben permanecer encendidas para
evitar fallas de funcionamiento, en cuanto el motor no llegue a la temperatura ideal de funcionamiento. Este
proceso reduce el nivel de emisiones de gases contaminantes y humo en la fase
fría del motor.
Las bujías de
calentamiento son proyectadas específicamente para cada tipo de motor y sistema
de calentamiento. La temperatura y el tiempo de calentamiento pueden variar de
acuerdo con el sistema de calentamiento.
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