Tubos de los inyectores (viene de sistema de inyección Diesel)

Aunque parezca muy simple, el tubo de los inyectores también tiene sus particularidades que lo hacen una pieza vital del sistema.

Aunque se dice que los líquidos son incompresibles, en el sistema de inyección Diesel estamos hablando de cientos de atmósferas de presión, para estas presiones esta afirmación no es válida, especialmente cuando los volúmenes a inyectar son tan pequeños y donde cualquier efecto perturbador tiene una influencia notable.
Cuando la bomba de inyección comienza a incrementar la presión, el combustible no fluye por el tubo debido a que el inyector está cerrado, primero se produce un incremento rápido pero gradual que se transmite por el líquido a través del tubo como una onda de presión.
Esta onda de presión demora un tiempo en llegar hasta el inyector de manera que hay un cierto defasaje entre los valores de la presión a la salida de la bomba y el que actúa en el inyector. Este defasaje dependerá directamente de la longitud del tubo.

Además debemos considerar que aunque de acero, para estas presiones el tubo sufre en pequeña escala una deformación, tanto la compresibilidad del combustible como la expansión del tubo hacen que en el sistema exista cierta cantidad de reserva de presión elástica antes de que el inyector se abra y que además esta reserva se mantendrá en alguna medida durante la inyección.
Es complejo el análisis del comportamiento de la onda de presión mencionada, pero podemos decir, simplificando el hecho, que esta onda viaja y regresa por el tubo varias veces mientras dura el tiempo de inyección, lo que puede producir que alguna onda de retorno haga una nueva e indeseable apertura del inyector unos instantes después de terminada la inyección principal, esta nueva inyección breve debido a una gran onda de presión de llegada tardía se conoce como inyección residual. Aunque no exista la inyección residual, una onda de presión llegada al inyector a la hora del cierre, puede hacer que este se cierre de forma gradual o retrasada con el consiguiente y perjudicial efecto de goteo.
Para minimizar y hacer tolerable estos inconvenientes, en los sistemas de inyección se tiene en cuenta dos cosas básicas:

Los tubos se construyen con paredes muy gruesas para reducir su expansión, se trata de reducir al máximo su longitud y se fabrican todos de la misma longitud.
Se construye la válvula de descarga que está inmediatamente encima del émbolo con una forma especial.

Veamos detalles de ambas.

Los tubos

En un motor real no todos los inyectores están a la misma distancia del émbolo correspondiente de la bomba de inyección, pero si se elabora cada tubo con la longitud mínima estos tendrían diferente longitud, entonces la onda de presión que abre el inyector, llegaría a unos inyectores mas rápido que a otros y el comienzo de la inyección sería diferente entre los cilindros, esto evidentemente es indeseable, por lo que en la práctica todos los tubos se construyen de mismo largo que el tubo del cilindro mas lejano. Observe en la figura de arriba como algunos tubos tienen curvas "innecesarias" para compensar el exceso de longitud.
Estos tubos son de paredes muy gruesas relativas al diámetro exterior del tubo y están hechos de acero resistente para evitar su expansión durante el trabajo. Es común que el diámetro exterior sea a 6 mm mientras el interior sea de menos de 2.
La conexión tubo-bomba, tubo-inyector se hace con una sólida tuerca de tapacete que aprieta el extremo ensanchado y redondeado en frío del propio tubo de acero contra una oquedad del asiento sin que medie empaque elástico alguno.

La válvula de descarga

La figura de la derecha muestra como funciona la válvula de descarga, esta válvula está colocada debajo del racor donde se conectan roscados los tubos a los inyectores (rosca superior) . Este racor está roscado en su parte inferior a la bomba de inyección y la aprieta contra su asiento, justo encima del émbolo de bombeo, de manera que el combustible que es bombeado a los inyectores pasa por el interior de la válvula de descarga.
La válvula de descarga se compone de dos elementos; el cuerpo cilíndrico perforado en el centro (gris oscuro) y el elemento de cierre (rojo) que se desliza por el agujero central del cuerpo cilíndrico en dirección vertical. Un resorte mantiene apretado el elemento de cierre contra un asiento cónico en el cuerpo cilíndrico para cerrar el paso del combustible por la válvula.
Cuando el émbolo de la bomba de inyección comienza su carrera de bombeo la presión dentro de la válvula de descarga crece y el elemento central se levanta venciendo la fuerza del resorte por lo que se produce el paso del combustible a los tubos y con ello a los inyectores. Luego, cuando termina la carrera efectiva de bombeo del émbolo de la bomba de inyección la presión cae, y la válvula regresa a su asiento impulsada por el resorte, para interrumpir de nuevo la comunicación y evitar que el combustible que está en el tubo sea succionado por el émbolo. Este cierre permite dejar presurizado el tubo para disminuir la demora del nuevo ciclo de inyección cuando el émbolo comience mas tarde a bombear de nuevo.

A la derecha puede verse un animado que muestra como se produce el funcionamiento de la válvula y el paso del combustible, y a la izquierda una válvula de descarga ampliada para mostrar claramente sus partes.
Al principio del tema se hablaba de que la válvula de descarga jugaba un papel importante en la eliminación de la inyección residual y en el cierre abrupto del inyector, veamos como:
En el cuerpo del elemento de cierre se fabrica un pequeño cilindro que entra en el orificio del cuerpo con extrema exactitud, este cilindro se muestra como volumen de descarga en el dibujo de la izquierda, cuando la válvula de descarga comienza su descenso para cerrar el paso, lo primero que alcanza el borde del cuerpo de la válvula es este cilindro, en ese momento y debido a la gran exactitud se produce el cierre, pero el movimiento continua hasta que el elemento de cierre llega hasta el asiento cónico donde descansa.
Después que se ha bloqueado el paso por el volumen de descarga, el resto del movimiento descendente de el elemento de cierre produce una cierta succión en su parte superior.

Este efecto reduce drásticamente la presión dentro del tubo de manera controlada, consiguiendo con ello la reducción de la magnitud de la onda de presión y el cierre abrupto del inyector, en concordancia de las necesidades del sistema, manteniendo cierta presión remanente en el tubo para no retrasar demasiado la próxima inyección.
Resulta evidente entonces que cada sistema de inyección en dependencia de sus componente, presiones de trabajo etc, necesita un volumen de descarga que no debe ser variado, estos volúmenes para cada sistema han sido establecido por los fabricantes después de largos procesos de experimentación y no deben cambiarse.