La bomba de inyección Bosh o en linea como se conoce
también, es un aparato mecánico de elevada
precisión que tiene la función principal en el sistema de
inyección Diesel, esto es:
- Elevar la presión del combustible a los valores de
trabajo del inyector en el
momento
y con el ritmo
y tiempo de
duración adecuados.
- Dosificar
con exactitud la cantidad de combustible que
será inyectado al cilindro de acuerdo a la voluntad del
conductor.
- Regular las velocidades máximas
y mínimas
del
motor.
Esta bomba, representada
en gris en el gráfico de la derecha, recibe el movimiento desde
el motor generalmente a
través de un acoplamiento flexible, de forma tal que gira
sincronizada con él. Tiene la desventaja con respecto a otros
tipos de
bombas que es mas pesada, voluminosa y que no puede girar a altas
revoluciones, no obstante es la mas utilizada en los motores Diesel de
equipos pesados y camiones de carga cuyos motores no son muy
rápidos, por su robustez, vida útil y
estabilidad. En el gráfico pueden apreciarse también los tubos que salen
de la bomba hacia los inyectores, en este caso seis.
Es en esencia una bomba de pistones colocados en fila, cada uno de los
cuales es de caudal variable, con un émbolo por cada uno de los
cilindros del motor, es decir para alimentar cada inyector.
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Estos émbolos se mueven en la carrera de compresión del
combustible accionados por una leva de un árbol de levas
común que tiene una leva exactamente igual para cada uno, pero
desplazada en ángulo de giro de acuerdo a la diferencia de
ángulo de cada pistón del motor para que cada
inyección corresponda en tiempo, al momento adecuado de cada
pistón del motor.
La carrera de admisión de nuevo combustible de los
pistones-bomba se realiza por el empuje en sentido contrario a la
carrera de bombeo por un resorte. Todos los pistones de alimentan de un
conducto común elaborado en el cuerpo de la bomba presurizado
con combustible por la bomba de trasiego.
Alimentación con combustible
En la figura de abajo se muestra muy esquemáticamente como se
produce la alimentación de combustible a la bomba de
inyección.
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Se ha representado el
árbol de levas así como los émbolos de bombeo de
alta presión para dar mejor idea del interior.
Observe que hay un conducto elaborado en el cuerpo de la bomba
(señalado de color verde) que va de extremo a extremo. Por uno
de los extremos del conducto se conecta el tubo procedente de la bomba
de trasiego, del otro lado hay una válvula reguladora de
presión, de manera que todo el conducto interno está
lleno con combustible a la presión regulada por la
válvula. El combustible en exceso se desvía de nuevo al
depósito por el retorno.
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El combustible que
retorna al depósito, ha circulado por el interior de la bomba,
retirando calor del sistema para mantener la temperatura a los valores
adecuados. Esto es importante porque si el combustible que está
dentro del conducto de alimentación de la bomba se calienta en
exceso, se dilata y disminuye su densidad. Como la bomba de
inyección dosifica el combustible por volumen, entonces
resultaría afectada la cantidad neta de combustible en masa
inyectado, y el motor pierde potencia.
Este conducto de combustible presurizado permite que la cámara
de los émbolos se llenen de combustible en el descenso y luego
lo compriman en el ascenso. Los detalles de la operación del
émbolo se describen a continuación.
Émbolo de bombeo
El la figura de la derecha
se muestra un esquema simplificado de una bomba seccionada de un solo
émbolo. Lo que se explique aquí para este émbolo
simple, sirve para el resto de los existentes en una bomba de
múltiples émbolos, ya que en este caso, lo que se hace es
repetir en línea los émbolos necesarios de acuerdo al
número de cilindros del motor con el adecuado cambio en el
ángulo de cada leva con respecto a las otras.
Cuando la leva gira el resorte mantiene apretado el seguidor junto con
el pistón copiando su perfil, de esta manera el pistón
sube y baja constantemente. Cuando el pistón está en la
posición mostrada se ha abierto el paso a la parte superior
desde la cámara de alimentación visto en el punto
anterior.
En la carrera de ascenso el propio pistón cierra el paso al
bloquear el conducto de entrada lateral y el combustible atrapado sobre
la su cabeza no tiene otra posibilidad que levantar la válvula
de
descarga y salir por el tubo al inyector.
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De esta forma se
garantiza la presión
adecuada para la formación del aerosol dentro del cilindro. En
la próxima carrera de descenso se cierra la válvula de
descarga,
vuelve a descubrirse el agujero de entrada desde la cámara de
alimentación y el ciclo se repite. En la figura de la izquierda
se
muestra una animación del proceso.
El esquema presentado es
de caudal fijo, es decir siempre irá al inyector todo el
combustible atrapado sobre el émbolo por lo que a esta bomba le
falta una funcionalidad muy importante, la
posibilidad de regular la entrega de combustible tan importante en el
trabajo del sistema.
En el punto a continuación veremos como se resuelve este
problema.
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Regulación de la entrega
Para regular la entrega de combustible entre entrega nula (para
detener el motor) y la entrega máxima, para máxima
potencia se usan unos cortes especiales en la superficie del
pistón.
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A la izquierda aparece un
esquema de un émbolo real de la bomba de inyección en
varias posiciones. El pistón está representado en
amarillo, note como se han efectuado unos cortes a bajo relieve en su
superficie cilíndrica. Como ya habíamos visto, cuando el
pistón está en la parte inferior de la carrera de
descenso, se abre el orificio de alimentación y entra
combustible al volumen sobre su cabeza (dibujo superior izquierdo),
luego en la
carrera de ascenso (segundo dibujo) ese combustible se impulsa al
inyector al quedar cerradas las lumbreras de entada.
La impulsión de combustible podrá llevarse a cabo hasta
que el borde del acanalado tallado en el pistón alcance uno de
los orificios de alimentación (tercer dibujo), en este caso el
combustible restante sobre la cabeza del pistón no será
inyectado al motor, si no que retrocederá a la linea de
alimentación que tiene mucha menor presión según
indican las flechas. Ya no toda la carrera del pistón sirve para
inyectar, solo hay una carrera efectiva de impulsión
marcada como "h" en el dibujo inferior.
Observe que el corte del pistón tiene un perfil helicoidal, de
manera que si lo hacemos girar, la carrera efectiva crece (en la
dirección de la flecha del dibujo de abajo) o disminuye en
sentido contrario. De esta forma es que se consigue cambiar la entrega
de la bomba.
Los dibujos de la derecha muestran como se realiza este giro en el
motor real.
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Un engrane en forma de abrazadera se aprieta a la base del
émbolo, este engrane se acciona desde una cremallera dentada
solidaria con el acelerador del vehículo, por lo que el
movimiento del acelerador se transforma en deslizamiento de la
cremallera y esta, a giro del pistón, lo que a su vez cambia la
cantidad de combustible entregado. En una de las posiciones
extremas la ranura vertical practicada en el pistón coincide
toda
la carrera de este con la lumbrera de alimentación, por lo que
la
entrega es nula y el motor se detiene.
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En la figura de la
izquierda se muestra un esquema del conjunto de piezas de una bomba
seccionada para ver sus partes y en la de abajo una bomba real
seccionada.
Note todas los elementos descritos hasta aquí.
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Hasta aquí, la parte de la bomba encargada de suministrar el
combustible a alta presión a los inyectores, aun esta bomba le
falta dos funciónes básicas, la de regular las velocidades
de rotación mínimas y máximas del motor,
así como la posibilidad de cambiar el avance a la inyección.
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