Distintos sistemas de bombas de combustible.
Regulación y ajuste de las bombas de combustible.
La regulación de las bombas de combustible difiere unas de otras por la complejidad de su sistema. Sin embargo, el constructor da las normas para efectuar su regulación.
En el caso de tratarse de una bomba Bosch del tipo PF, la regulación se efectúa desplazando la varilla de regulación que con su dentado hace girar el manguito de regulación y el embolo de la bomba.
A medida que se ejecuta la carrera del embolo de la bomba, las aristas inclinadas de que está provisto, descubren las perforaciones del cilindro de la bomba, resultando que las perforaciones citadas hacen de punto de escape o rebosamiento del combustible. Según la posición de las aristas resulta, pues, un aumento o una reducción de la carrera aprovechada para la inyección. Consecuentemente también varía el caudal de combustible inyectado en el cilindro.
a) Colocar el embolo del motor en su carrera de compresión en la posición, anterior al punto muerto alto, indicada por el fabricante del motor como comienzo de la inyección. (Por ejemplo 10° antes del P.M.A.)
b) La leva de accionamiento, el empujador y el embolo de la bomba deben ajustarse entre sí, de forma que, para la posición del embolo del motor, indicada en a), coincidan las señales marcadas en la mirilla de ajuste y en la camisita de guía (fig. 1). Además, la señal de la camisita de guía debe ser visible por la mirilla tanto en la posición más alta del embolo de la bomba, (fig. 2), como en la más baja (fig. 3). En las bombas de varios cilindros, los elementos se ajustaran uno después de otro en la forma indicada en a) y b).
c) Como el ajuste acabado de exponer solo es válido para condiciones medias de diámetro del embolo, presión de inyección y numero de revoluciones, el ajuste final óptimo de la bomba respecto al motor deberá determinarse por medio de ensayos. Si no puede lograrse desplazando el tornillo de ajuste del empujador, deberá variarse el accionamiento de la bomba.
Si la bomba de combustible no tuviese mirilla de ajuste, en la brida de fijación 0 la plaquita de características de las bombas de inyección PF sin mirilla de ajuste se indica la medida «a» de montaje. La tolerancia indicada para la medida «a» de montaje se compone de las tolerancias de la bomba, del camón de accionamiento y del cuerpo del motor.
Las tolerancias de las tres piezas en conjunto no deben sobrepasar en ninguna dirección de + 0,4 m/m.
La bomba de combustible tiene la misión de suministrar a los cilindros el combustible en cantidades exactamente ajustadas a la potencia y bajo la presión necesaria para una buena pulverización.
La presión de descarga del combustible en los motores de inyección neumática oscila alrededor de los 90 Kg/cm2, siendo únicamente necesario que dicha presión sea ligeramente superior a la que posee el aire comprimido que ha de originar la pulverización. Por el contrario, en los motores de inyección mecánica, la pulverización requiere una el evada presión del combustible con objeto de obtener una gran caída de presión en la tobera del inyector, motivo por el cual la presión de descarga de la bomba se realiza a unos 300 Kg/cm2.
Vemos pues, desde el punto de vista de la presión, que existe una cierta diferencia entre las bombas de combustibles utilizadas para la inyección neumática y mecánica.
En la inyección neumática, la bomba suministra al inyector la cantidad de combustible necesario de acuerdo con la potencia que deba desarrollar el motor, siendo el aire comprimido el encargado de pulverizarlo e introducirlo en el cilindro en el momento oportuno. En cambio, en-la inyección mecánica se consiguen los mismos fines mediante la elevada presión de descarga que la bomba comunica al combustible.
Teniendo en cuenta que el sistema de inyección neumática ha desaparecido casi por completo, imponiéndose de forma absoluta el sistema de inyección mecánica, dedicaremos su estudio a las bombas de inyección mecánica.
Las bombas de combustible pueden clasificarse en tres grandes grupos:
a) Bombas de carrera variable. Este está constituido por aquellas bombas que modifican la cantidad de combustible que se debe inyectar en el cilindro variando la carrera del embolo de la bomba.
b) Bombas de carrera constante. A este grupo pertenecen las bombas cuya carrera del embolo es constante cualquiera que sea la potencia desarrollada por el motor. La variación de la cantidad de combustible se obtiene abriendo más o menos pronto una válvula o sistema adecuado que pone en comunicación la cámara de presión de la bomba con la aspiración o sobrante.
c) Bombas de presión constante. Estas bombas descargan el combustible en un acumulador que mantiene constante la presión en el circuito de inyección mediante una válvula de sobrante timbrada a la presión deseada.
Motores de combustión interna.
En este sistema las válvulas de inyección no son accionadas directamente por la presión de la bomba, sino a través de un dispositivo que en un momento determinado pone en comunicación el inyector con la presión del circuito de impulsión. Se comprende que del dispositivo distribuidor depended el momento de la inyección y la cantidad de combustible inyectado. Este método ha sido casi totalmente abandonado en favor del sistema de bomba individual.
Métodos para adaptar la cantidad de combustible inyectado a la velocidad del motor.
Hemos visto, que la potencia desarrollada por el motor depende de la cantidad de combustible suministrado por la bomba, de ello, se desprende la necesidad de un sistema adecuado que actúe sobre la cantidad de combustible facilitado por la bomba.
La variación de la cantidad de combustible inyectado al cilindro en cada ciclo, puede ser obtenido por diversos medios:
a) Actuando directamente sobre la cilindrada de la bomba, variando para ello la carrera del embolo.
b) Utilizando una parte de la cilindrada de la bomba, que corresponda con la carga del motor.
c) Estrangulando el conducto de combustible.
De los tres métodos, el segundo es el más generalizado en los motores Diesel, habiéndose desechado el primero y el tercer por los inconvenientes que presentan de poca precisión, en particular cuando se trata de obtener pequeñas potencias.
A continuación examinemos los dos primeros sistemas, describiendo sus características:
En el primer sistema se hace variar la cantidad de combustibles entregado por la bomba, alterando de varios modos la carrera del embolo.
El más sencillo consiste en hacer uso de un camón de perfil variable que se puede desplazar a lo largo del eje. La realización de este sistema se ve claramente en la figura 60.
El desplazamiento axial del camón C de perfil variable se realiza, por lo general, mediante un sistema de palancas accionadas por el regulador, modificándose con ello la carrera máxima efectiva del embolo de la bomba.
Otro método con resultados análogos, consisten en colocar una curia entre el embolo de la bomba y el camón correspondiente; de tal manera que al retirar la curia quede un juego entre ambos, de este modo el embolo solamente recorre una fracción de carrera máxima producida por el camón. Sin embargo, todos estos métodos, en donde la disminución de la cantidad de combustible se realiza reduciendo la carrera del embolo, presentan el inconveniente de retrasar el adelanto de la inyección, a no ser que la bomba se haya dispuesto de forma que lo evite.
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Figura 60 Figura 61 |
Al segundo sistema pertenecen las llamadas bombas de carrera constante, distinguiéndose dos métodos muy particulares para el aprovechamiento de su carrera útil; en el primer método se hace uso, para variar la cantidad de combustible que la bomba entrega cada vez al inyector, de una válvula que se abre en cierto momento de la carrera del embolo y que pone en comunicación la cámara de presión de la bomba con la de aspiración o con el depósito del cual procede el combustible.
Su representación esquemática (fig. 61), simplifica el estudio que a continuación vamos a realizar, presentando una bomba de combustible Sulzer con sus elementos componentes.
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| Figura 62 |
Esquema de la inyección del combustible
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| Figura 63 |
Representación esquemática del sistema de inyección SULZER, en el que se puede apreciar la bomba a que hemos hecho referencia.
En la figura 62, el embolo 212 es empujado hacia arriba por el camón de combustible 213 que actúa sobre el rodillo 214 del empujado 215. El muelle 216 obliga al embolo a seguir al camón, es decir, lo hace volver a su posición inferior.
Durante la carrera ascendente del embolo, descienden los vástagos de empuje de la válvula y, en cuanto esta ultima toca su asiento, el vástago 219 pierde el contacto con ella. En este momento empieza la impulsión. Mientras la válvula esta levantada, el embolo devuelve el combustible a la cámara de aspiración. Cuando la válvula llega a su asiento, el combustible es impulsado al inyector a través de la válvula de impulsión 225 y el conducto 227.
La válvula de aspiración 217 esta accionada por los vástagos 219 y 221, cargados con un muelle. El vástago 221 de longitud regulable, es accionado por el empujador 215 a través del balancean 222, que se apoya en la excéntrica del eje de regulación 224.
El giro del eje de regulación 224 (accionado por el regulador) modifica la posición del centro de giro del balancín 222, y la válvula de aspiración 227 cerrara más pronto o las tarde. El resultado es un aumento o disminución del caudal impulsado por la bomba. Cada una de las bombas puede ser desconectada durante el servicio, girando 1800 la leva de desconexión 228, se eleva el empujador 215 y el rodillo queda fuera del alcance del camón.
La válvula de seguridad 229, conectada a la cámara de impulsión, impide una elevación inadmisible de la presión, debida, por ejemplo, a la obstrucción de los agujeros de la tobera.
En el segundo método se simplifica la bomba, al aprovechar el embolo de la misma, para producir la apertura y cierre del conducto de llegada del combustible.
La regulación de la cantidad de combustible suministrado por la bomba, se consigue haciendo girar el embolo sobre su eje, de tal forma que, el resto del combustible impulsado durante la carrera ascendente del embolo es devuelto a la cámara de aspiración por medio de una arista helicoidal maquinada en el embolo, lográndose regular el combustible en cantidad y presión al régimen de marcha deseado.
En la figura 64, está representado esquemáticamente el método de referencia.
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Figura 64 Figura 65 |
| c = Válvula de presión e = Vaina de regulación d = Cremallera reguladora f = Embolo g = Resorte i = Tornillo sujeción cilindro |
Descripción de la bomba Bosch. Particularidades de los elementos que la componen.
La bomba de combustible Bosch representada en la figura 65, está constituida por un cuerpo de acero forjado en el cual se alojan el cilindro y el embolo. El embolo de la bomba es accionado en la carrera de compresión por un camón y en la carrera de aspiración por el muelle del embolo.
El cilindro está cerrado por una válvula de presión cargada con un muelle, estando conectado a la tubería de impulsión que comunica con el inyector respectivo.
Cuando el embolo está en la posición más baja, la cámara de presión, que se encuentra encima del embolo, se llena de combustible que ha entrado desde la cámara de aspiración a través de las lumbreras laterales de entrada al cilindro.
Al subir el embolo obtura las lumbreras de entrada y eleva la presión hasta levantar la válvula de presión, efectuando la descarga del combustible al circuito de impulsión.
Tan pronto la arista helicoidal llega a descubrir la lumbrera de regulación, se pone en comunicación la cámara de presión con la de aspiración, y todo el combustible durante el resto de la carrera del embolo escapa por ella, finalizando la inyección del combustible.
El suministro cesa cuando la arista helicoidal y la lumbrera de regulación coinciden, toda vez que a partir de este momento la cámara de presión comunica con la cámara de aspiración.
La figura 66, representada a continuación, expone las diversas fases del funcionamiento:
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| Figura 66 |
La figura 1 y corresponden a la posición de arranque y suministro máximo.
Las figuras 3 y 4 corresponden a la marcha normal, la posición de la figura 4 representa el final del suministro.
Y por último, en la figura 5 la ranura longitudinal. Coincide permanentemente con la lumbrera de regulación; no se efectúa presión ninguna sobre el combustible en la cámara de presión y, por consiguiente, no hay suministro de combustible.
La figura 67 muestra con más detalle este interesante tipo de bomba de combustible.
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a. b. Fig. 67 c. d. |
a. El combustible penetra en la bomba de combustible.
b. La arista superior del embolo obtura el orificio de entrada del combustible.
c. El embolo impulsa el combustible hacia el inyector.
d. La arista helicoidal descubre la lumbrera de descarga.
La evacuación del aire de la bomba.
La operación de purgar la bomba debe efectuarse en las oportunidades siguientes:
1º Antes de ponerla en marcha por primera vez.
2º Cuando la bomba ha quedado sin funcionar durante cierto tiempo.
3º Cuando, por una razón cualquiera, se haya aflojado o desmontado la bomba, la tubería de aspiración o la tubería de presión.
El proceso a seguir para purgar la bomba es el siguiente:
1º Soltar el tomillo de evacuación de aire. Si la bomba no la tiene, soltar la conexión de aspiración. En ambos casos, purgar hasta que el combustible salga sin burbujas.
Apretar nuevamente el tomillo de evacuación de aire o la conexión de aspiración.
2º Soltar la tuerca de unión de la tubería de presión del porta inyector, ajustar la varilla de regulación para la posición de máximo suministro y bombear con la palanca de mano hasta que salga el combustible sin burbujas por la tubería de presión del porta inyector.
3º Atornillar fuertemente de nuevo la tubería de presión del porta inyector y seguir bombeando hasta que se note resistencia. Entonces tanto la tubería de presión como el porta inyector y el inyector se han llenado con combustible exento de burbujas.
Sistema de inyección
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| Figura 69 |
Otros tipos de bombas de combustible más empleados en la marina mercante.
Bomba de combustible M.A.N.
Empleada en los motores GV de potencias comprendidas entre 175 C.V. y 1.335 C.V. (fig. 70), dispuestas una para cada cilindro, cuentan con distribución de aristas oblicuas y regulación por embolo giratorio. Las ranuras de distribución han sido practicadas en el embolo de modo que quedasen diametralmente opuestas; anulándose así recíprocamente las fuerzas de reacción del combustible rebosante.
El embolo de la bomba puede girar por lo tanto con entera libertad dentro de su guía. Las dos ranuras oblicuas comunican con la cámara de impulsión a través de unos orificios practicados en el embolo, la arista superior de la ranura oblicua superior es la llamada arista de distribución; ya que, según sea la posición del embolo, pone en comunicación la cámara de impulsión con la cámara de aspiración, interrumpiendo así el envió de combustible y regulando de esta forma la cantidad de combustible inyectado.
Distribución por arista oblicua del caudal de las bombas de combustible:
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a b Figura 70 c d |
a El embolo inicia la carrera; el pistón de la bomba se halla en el punto muerto inferior; el combustible entra.
b El envío de combustible comienza; el borde superior del embolo interrumpe la comunicación de la cámara de aspiración con la de impulsión.
c Fin del envío de combustible; la arista de distribución establece de nuevo la comunicación entre la cámara de aspiración y de impulsión.
d El embolo termina la carrera; el pistón de la bomba se halla en el punto muerto superior.
El ajuste del embolo de la bomba de combustible y de la arista de distribución, se efectúa
girando el embolo, cuyas piezas de arrastre se deslizan en dos ranuras del casquillo
regulador, que a su vez son giradas por medio del varillaje del regulador.
Regulación y ajuste de las bombas de combustible.
La regulación de las bombas de combustible, se fundan en la necesidad de que todos los cilindros del motor desarrollen la misma potencia, de lo contrario los esfuerzos sobre el cigüeñal resultarían desequilibrados, el funcionamiento del motor no sería regular y estaría sometido a vibraciones más o menos perceptibles que pueden causar graves averías.
A medida que se ejecuta la carrera del embolo de la bomba, las aristas inclinadas de que está provisto, descubren las perforaciones del cilindro de la bomba, resultando que las perforaciones citadas hacen de punto de escape o rebosamiento del combustible. Según la posición de las aristas resulta, pues, un aumento o una reducción de la carrera aprovechada para la inyección. Consecuentemente también varía el caudal de combustible inyectado en el cilindro.
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| Figura 72 |
En el supuesto de que se trate de una bomba de inyección PF con mirilla de ajuste (fig. 72), esta deberá realizarse de la manera siguiente:
a) Colocar el embolo del motor en su carrera de compresión en la posición, anterior al punto muerto alto, indicada por el fabricante del motor como comienzo de la inyección. (Por ejemplo 10° antes del P.M.A.)
b) La leva de accionamiento, el empujador y el embolo de la bomba deben ajustarse entre sí, de forma que, para la posición del embolo del motor, indicada en a), coincidan las señales marcadas en la mirilla de ajuste y en la camisita de guía (fig. 1). Además, la señal de la camisita de guía debe ser visible por la mirilla tanto en la posición más alta del embolo de la bomba, (fig. 2), como en la más baja (fig. 3). En las bombas de varios cilindros, los elementos se ajustaran uno después de otro en la forma indicada en a) y b).
c) Como el ajuste acabado de exponer solo es válido para condiciones medias de diámetro del embolo, presión de inyección y numero de revoluciones, el ajuste final óptimo de la bomba respecto al motor deberá determinarse por medio de ensayos. Si no puede lograrse desplazando el tornillo de ajuste del empujador, deberá variarse el accionamiento de la bomba.
Si la bomba de combustible no tuviese mirilla de ajuste, en la brida de fijación 0 la plaquita de características de las bombas de inyección PF sin mirilla de ajuste se indica la medida «a» de montaje. La tolerancia indicada para la medida «a» de montaje se compone de las tolerancias de la bomba, del camón de accionamiento y del cuerpo del motor.
Las tolerancias de las tres piezas en conjunto no deben sobrepasar en ninguna dirección de + 0,4 m/m.
La medida «a» de montaje se medirá, par ejemplo, coma indica la figura 73, o bien en otra forma adecuada, para ello es preciso que el vástago de rodillo se encuentre en su posición más baja. Con el fin de asegurar siempre un contacto perfecto entre el manguito de guía de la bomba de combustible y los elementos de accionamiento, y además para evitar que durante el servicio el manguito de guía golpee contra el anillo de muelle, es necesario que la Fig. 73 medida «a» sea igual a 5,5 m/m. Las diferencias que existen se compensan con los suplementos de chapas provistos para este fin.
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| Figura 73 |
El comienzo de la inyección es el momento de abrirse la válvula de inyección y de entrar el combustible en la cámara de combustión.
Esta determinado, sobre todo, por el comienzo de la elevación de la presión del combustible por la bomba.
No obstante, también depende de la magnitud de la descarga proporcionada por la válvula de retención, así coma del diámetro del embolo de la bomba, de la longitud del conducto de impulsión, de la presión de apertura en la tobera, de la velocidad del motor y de otros factores mas. El momento en que se inicia la inyección es determinante para la presión de encendido.
Cuanto antes se inyecte el combustible, tanto mayor es la presión de encendido y viceversa.
Debe procurarse que las presiones sean aproximadamente iguales en todo los cilindros. Si se comprobase que la presión de encendido correspondiente al cilindro el cual ha sido provisto de bomba nueva, es menor que en los demás cilindros, requerirá un avance del camón respectivo, es decir, la inyección deberá comenzar antes. En cambio, si la presión es mayor, el camón respectivo deberá desplazarse hacia atrás. En la figura 74, esta reproducida una muestra de diagrama de presiones de encendido.
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| Figura 74 |
Para adoptar el método empleado para determinar directamente la iniciación del bombeo .y la obturación de las perforaciones de aspiración se recomienda consultar el manual del fabricante.
Bomba de combustible
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| Figura 75a |
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| Figura 75b |
