Common Rail : Si te interesa el artículo, y quieres aprender más sobre el tema, puedes participar en los siguiente Curso Virtual Avanzado Solución de Fallas en Sistemas de Inyección Electrónica Diesel Common Rail:
Inyección Common Rail Estructura de Control Electrónico
Sistemas de Inyección Common Rail: Denso, Delphi y Bosch
*El presente artículo es un resumen de lo impartido durante el Webinar: Estructura de Control Electrónico Aplicada en los Diferentes Tipos de Inyección Common Rail*
La Inyección Common Rail es bastante interesante y prevalece a través del uso del combustible en algunos países de Latinoamérica. (específicamente con mucha fuerza en Centroamérica). Países como: Colombia, Ecuador, Chile y Argentina poseen vehículos Common Rail livianos. Lo cual masifica el uso de la tecnología aunado al uso también del Common Rail en el uso de la maquinaria pesada.
Los vehículos con sistema de Inyección Common Rail hace bastante tiempo que están insertos en nuestro mercado. Lo que conlleva a que tengamos más trabajo que hacer sobre estos sistemas de inyección.
Existen ciertas dudas sobre cómo se desarrolla la mencionada tecnología, ya sea de cualquier marca pero no se hace referencia a la marca del fabricante. Ya sea, Hyundai, BMW, Mercedes Benz sino al fabricante que desarrolla el tipo de tecnología Common Rail.
Como Bosch, Denso, Delphi y las marcas que podemos inclusive trabajar desde el punto de vista maquinaria cuando estamos en Common Rail, por ejemplo Caterpillar.
No se trata de ser especialista en Bosch, Denso, Delphi, se trata de entender la electrónica aplicada a la Inyección Common Rail porque eso nos va a aventajar respecto a la gran cantidad de competencia que hay hoy en día en los diferentes mercados.
Entonces, surge la pregunta: ¿Qué marca la diferencia de nosotros a la gran competencia que hay en el mercado automotriz? La respuesta es simple: profesionalismo. Ustedes como aprendices del mundo automotriz deben buscar capacitación ya que la tecnología avanza y por ende se exigen mayores retos.
Entrando en materia, los diferentes sistemas de inyección tienen una estrategia en común, independientemente del sistema de gestión que trabajemos.
Hay 4 puntos principales de Inyección Diesel:
1. Tiempo de inyección
2. Tiempo de Ignición
3. Presión de inyección
4. Volumen de inyección
Todas las estructuras de Control Electrónico en Inyección Common Rail, en su totalidad, tienen una gestión electrónica. Dicha gestión electrónica es en función de: el tiempo que se inyecta, el tiempo que se demora en combustionar (tiempo de ignición) y eso tiene directa relación con las presiones de inyección.
Cabe resaltar que las presiones de inyección son distintas. Las presiones de inyección tienen relación con el motor en cuestión en que se está utilizando un determinado sistema o una determinada bomba de alta presión.
Otro punto principal de inyección es el volumen inyectado que depende de la característica de la presión de la bomba, de la calidad en cual está el inyector mecánicamente e inclusive la tobera del inyector.
Una idea que hay que tener siempre presente es que todo el Diesel que no se quema por alguna mínima falla, independiente del sistema de inyección Common Rail, va a quedar acumulado como carbón en la punta de la tobera del inyector.
Por ende, toda esta mayor concentración de carbonilla da lugar a que comience la autodestrucción del Diesel. En pocas palabras, la autodestrucción del Diésel comienza con el Diesel que no se quema y es ahí como nosotros como técnicos del área automotriz debemos diagnosticar:
Vemos en la imagen anterior el ejemplo de un diagrama de una Estructura de Control Electrónico en Inyección Common Rail. Independiente del sistema, nosotros vamos a tener un estanque de combustible Diesel (8).
Vamos a tener una línea de baja presión que va a suministrar combustible hasta la bomba de alta presión(1) que se denomina C.P (Caudal Bomb o Bomba de Caudal).
Las bombas de inyección Diesel, independiente del sistema, tienen una bomba de alta presión pero genera caudal dependiendo de los requerimientos de dicho motor.
Todos los mencionados elementos son propensos a fallar, tanto la línea de baja, desde el estanque hasta la bomba de alta presión (C.P) pasando por el el Common Rail y el inyector. No falla como tal el riel sino que la falla estará asociada a los actuadores y elementos del riel.
Hay muchas fallas asociadas independiente de la marca, por ejemplo, en el número (3) podemos ver un actuador que controla la presión del riel y totalmente a la derecha apreciamos un sensor número (4) que es el sensor de presión del riel.
Tales elementos son propensos a fallar y son las diferencias que vamos a conversar hoy día de un sistema a otro. La clave como tal es el entendimiento de estos sistemas.
En el presente diagrama vemos arriba en el estanque, una bomba eléctrica. Varios modelos integran una bomba eléctrica pero otros no la poseen. Pero hay un circuito de baja presión de combustible que tiene que llegar a la bomba de alta presión para que levante todo el Diesel hacia el riel.
Surge el interrogante: ¿Cuál es la recomendación de nosotros como técnicos para desarrollarnos en el área Common Rail?
Tenemos que entender cómo trabaja la estructura de Control Electrónico en Inyección Common Rail y no solamente de una marca en particular, aunque es respetable que sólo trabajen una marca en particular. Debemos adquirir la capacidad de poder trabajar multimarca sabiendo la alimentación en cuanto al equipo de trabajo.
Sistema de inyección Common Rail: DENSO
En la imagen anterior podemos contemplar un sistema de inyección DENSO que contiene un riel, un inyector ubicado a la derecha y en la parte de abajo, la bomba de alta presión. Además, hay un actuador en la bomba (SCV) que es una válvula de control de succión la cual tiene los efectos de funcionamiento.
La gracia de este sistema es controlar la presión que ingresa a la bomba de alta. Ya sea el nombre Denso como la válvula SCV, en Bosch con la válvula M Prop o en Delphi que cambia el nombre. Esta válvula que controla la baja presión que ingresa a la bomba es propensa a fallar y es la que vamos a medir.
¿Cómo se configura esta válvula SCV?
A la izquierda de la imagen vemos la bomba de alta presión. Propia de un sistema Denso y en la imagen a la derecha admiramos un diagrama que contiene una válvula SCV. La imagen superior izquierda de los 4 dibujos del diagrama de la derecha contienen la válvula SCV que va a controlar la línea de baja presión.
O sea, tendremos que esa válvula controla el combustible que ingresa exactamente a la bomba para que esta pueda comprimir el combustible Diesel. Si esa válvula se cierra por completo no va a poder ingresar Diesel a la bomba de alta presión y entonces no habrá Diesel por comprimir.
O si por el contrario esa electroválvula falla (SCV). Vamos a tener problemas con la cantidad de Diesel que ingresa a la bomba. Lo que conlleva que toda la gestión electrónica se vea afectada y haya limitación de potencia y haya problemas de diferencias de presión del computador.
Sistema de inyección Common Rail: Delphi
Vemos ahora un sistema de inyección Delphi que contiene un esquema de una bomba de alta presión en un circuito Delphi. En la parte superior izquierda veremos en azul una bomba de engranajes (bomba de transferencia) y a la derecha con líneas rojas vemos la bomba de alta presión.
La bomba de alta presión Delphi va a integrar una bomba de engranajes que se ve en la parte superior de la imagen. Además, una bomba de alta presión dentro del mismo cuerpo.
Porque necesitamos extraer el combustible que está desde el depósito a través de succión. Por esta bomba de transferencia va a ingresar a la bomba de alta presión para ser levantada la presión.
Justo arriba, como si miraras las 12:00 de un reloj, tenemos el actuador de control. Es decir, hay un intermediario entre el Diesel que sale del estanque y antes de que ingrese a la bomba de alta presión. Nosotros tenemos este actuador.
¿Qué es lo que hace el actuador?. Bueno, centrémonos en las imágenes y en los colores. En la línea izquierda tenemos de color verde, la presión de entrada para la bomba de transferencia. La cual nos va a transmitir en color azul a la bomba de transferencia que se comunica con unas cañerías de color azul hacia la bomba de alta presión (presión de transferencia).
Hay diferentes presiones y hay una succión que sale desde la bomba de transferencia en color azul que deriva a la bomba de alta presión. Luego nos encontramos con el actuador que permite que ingrese el Diesel de la bomba de transferencia a la bomba de alta presión.
Si nos vamos por la derecha hacia abajo siguiendo la línea roja, vamos a llegar al inyector de combustible que tiene un determinado retorno. Todo ese inyector que va a entregar la presión en rojo va también a tener una presión de retorno que se aprecia en la imagen que se va hacia la izquierda y después sube y luego vuelve a la izquierda.
Esto que hemos mencionado: Línea de baja presión, presión de transferencia, bomba de alta presión, inyector y retorno son muy comunes para todos los sistemas de inyección. Todos van a tener una línea de alimentación, van a tener una bomba de alta presión, van a tener una línea de retorno.
Lo que cambia esencialmente es las cantidades de retorno, la cantidad de presión, la cantidad de volumen, eso cambia de marca en marca.
Existen diferencias entre diferentes bombas, podemos apreciar los siguientes ejemplos:
Sistema de inyección Comon Rail: Bosch
Las diferencias radican porque una bomba está diseñada para un motor en particular. Tú no puedes montar esa bomba cp1 en el motor que tiene la bomba cp3. No se puede porque esa bomba está diseñada para el respectivo caudal, volumen y la presión de ese motor.
Si tenemos un motor de mayor capacidad, podemos integrar una bomba Cp4.2 que el caudal que tiene es similar, 110 L/Hr pero mayor presión de trabajo.
Hoy en día el común de los sistemas de Inyección Common Rail para vehículos ligeros es del orden de 1800 bar. Pero cuando nosotros estamos hablando de presiones de 2200 ó 2500 bar ustedes tienen que pensar en que el motor va a tener pistones distintos e inclusive forjados de manera distinta que el motor que tenía una bomba cp1 o sólo 1.400 bar.
Por cierto, es muchísima presión, el neumático de un vehículo promedio es de aproximadamente 3 bar. El sistema de inyección gasolina tiene 3,5 bar. Aquí estamos hablando de 1400 bar que ingresan al cilindro. Esos 1.400 bar para un pistón de aluminio no hay problema.
Después nos vamos a la bomba cp3 con 1800bar para un pistón de aluminio a 2800 bar tampoco es problema, es capaz de soportar esa presión y esa temperatura que se va a generar. Pero si ponemos un pistón de aluminio en la bomba cp4 que tenemos presiones hasta de 2500 bar.
Ese pistón de aluminio no va a funcionar del todo bien. Estos pistones tienen que ser especiales de aluminio pero con algún acero forjado por la cantidad de presión y la temperatura que posee ese cilindro.
Es decir, además de ver diferencias físicas constructivas de la bomba. El motor sufre diferencias constructivas y esto lo hemos aplicado ya sea en un sistema de inyección Bosch, Delphi, Denso o Caterpillar. Mecánicamente el pistón que recibe esos 1.800 bar trabaja bien de aluminio pero con 2500 bar de presión el aluminio no resiste esa temperatura.
Todas las bombas independientemente de la marca y modelo van a tener una etapa de admisión del Diesel. El cual es como si fuese un motor de combustión interna donde tenemos la carrera de admisión. En vez de succionar aire cuando el pistón desciende, hay un pistón que desciende pero admitiendo Diesel que ingresa en una etapa de admisión y ¿Quién es el responsable?
En esta imagen de la bomba, a la derecha tiene un actuador donde hay unas líneas de color negro dentro de una zona amarilla que van pasando por entremedio del actuador y siguen hacia arriba. Estas ingresan finalmente a la válvula de admisión.
Estas bombas de alta presión tienen una válvula de admisión y su pistón internamente desciende, permitiendo el ingreso de Diesel. Y vemos que ese actuador permite que el Diesel que ingresa a la bomba sea capaz de llegar arriba a la válvula de admisión.
En resumidas palabras, eso es lo que hace un actuador de presión de combustible Diesel Common Rail en la línea de baja presión. Me va a permitir que el Diesel ingrese a la etapa de admisión para posteriormente ser comprimido y elevar la presión.
En la etapa de descarga de alta presión cuando el Diésel finalmente sale a la línea de alta presión. Aquí entra a trabajar toda la lógica del sistema Bosch, Denso, Delphi que tiene relación con los sistemas auxiliares.
Componentes auxiliares del sistema de inyección:
Bomba de alta, sensor ckp, sensor cmp, sensor de presión de Rail, sensor de presión de turbo, sensor de posición del pedal. Todos los mencionados sensores son similares de un sistema de inyección a otro.
Es tremendamente enriquecedor que ustedes dominen los sensores asociados a la Estructura de Control Electrónico en Inyección Common Rail. Esto debido a que cuando nosotros entendemos como funciona un sensor ckp, un osciloscopio, los termistores, un piso resistivo independiente del sistema.
No vamos a tener miedo cuando nos llegue un vehículo Bosch, Delphi, Denso o inclusive una maquinaria porque sabemos resolver averías y todas esas gestiones. Las diferentes fracciones redundan en los diferentes sensores que hay asociados.
Durante el desarrollo de la clase impartida por el ingeniero Cristóbal Pérez de Arce, surgieron preguntas interesantes, tales como:
¿Cuánto es la presión de la línea de baja?
Hay que saber si es que tu sistema está con alguna de las siguientes configuraciones:
- Baja presión por succión: La bomba de transferencia mecánica succiona el Diesel desde el estanque y esa succión por lo general es del orden de – 0,2 bar, es una presión negativa.
- Baja presión por bomba eléctrica: La bomba eléctrica desde el estanque impulsa el Diesel hacia la bomba de alta presión con una presión del orden de 5 bar.
Esas dos presiones tienen que ser medidas con manómetros de presión.
Una recomendación para técnicos automotrices es que deben combinar estrategias de diagnóstico porque no es solo nuestro conocimiento que es lo más importante en el taller sino también equiparse con multímetro, scanner y osciloscopio.
Un caso hipotético es que un vehículo no encienda y pueda ser por causas múltiples. Lo que debemos hacer es con el scanner observar los datos en vivo y ver 200 bar en la línea de presión de riesgo o en la fase de arranque si no se consiguen los 200 bar ya sea tenemos 150 130 o menor a 200 bar en fase de arranque, el sistema de inyección no va a activar los inyectores.
Nosotros vamos a tener un vehículo que no enciende Diésel Common rail independiente de la estrategia de gestión electrónica que tenga dicha marcha. y por eso sería la causa de que nuestro motor no encienda.
Ahora, ¿por qué no llega a los 200 bar? Es ahí donde se prosigue a la etapa de diagnóstico. Puede ser la bomba, retorno, línea de baja presión pero tenemos que saber que el sensor de presión de riel, el rps (Rail Pressure Sensor) nos tiene que informar en los datos en vivo del escáner por lo menos 200 bar en fase de arranque.
¿Cuáles son las pruebas para descartar el mal funcionamiento de las válvulas?
Básicamente, el funcionamiento de estas válvulas tiene relación primeramente con los parámetros del escáner, es muy importante si aquí nos apegamos al manual técnico de ver que por ejemplo en ralentí tengamos la presión deseada y la presión actual en función del porcentaje de activación de esta válvula.
El problema es que muchas veces el computador manda el porcentaje para que funcione, por supuesto porque es un porcentaje de trabajo electrónico, pero ¿Qué ocurre si la válvula está mecánicamente trancada? ¿Qué pasa si la válvula está en cortocircuito o está sucia en sus filtros? Dentro de las estrategias para determinar el estado de los actuadores tenemos que una de ellas es medir la resistencia del actuador. Pero es que medir resistencia muchas veces carece de una profundidad de diagnóstico.
Entonces además de buscar la resistencia en el manual y poder medir la resistencia de ese actuador. Nosotros conectamos un osciloscopio para verificar los pulsos eléctricos y el consumo de corriente que tiene esta válvula. Porque al igual que una ampolleta cuando tú le mandas positivo negativo y la ampolleta enciende y consume la corriente.
Este actuador cuando recibe un positivo y recibe un negativo va a construir corriente. Pero no para encender sino para moverse y ese movimiento mecánico de este actuador va asociado a un consumo de corriente.
¿Qué utilizamos para diagnosticar estos actuadores?
En primer lugar, verificar que los parámetros en el escáner estén dentro del manual, si no tenemos ese parámetro proseguimos a medir la resistencia. Si no funciona, se mide con el osciloscopio el consumo de corriente y en uno de los casos puede ser desmontada para una evaluación física e inspección visual de la contaminación.
¿Por qué al sensor de presión le llegan 5 voltios de referencia más los 5 voltios de alimentación?
Debemos aprender la estrategia de un sensor como tal porque a veces podemos tener tres cables y medimos cinco Volt, cinco Volt y cero. O a veces tenemos un sensor con cuatro cables y vemos que hay cinco Volt, cinco Volt, cinco Volt y cero.
Entonces ahí hay muchas dudas. Lo que ocurre con un sensor de presión del riel que tiene tres cables va a tener cero Volt porque es tierra después de eso vas a tener dos pines que tienen cinco Volt y uno de esos cinco Volt van a ser los cinco Volt positivos para energizar el sistema y de esos tres pines que que tenemos positivo y negativo nos queda 5 Volt igual en estado desconexión ¿por qué?
Porque esos 5 Volt vienen internamente del computador para hacer “hacer funcionar el circuito electrónico de un sensor”. Esos cinco Volt que vienen internamente desde el módulo sirven entre muchas otras cosas para evaluar y generar códigos de falla de sensores pero no son 5 gol positivos, son 5 gol de señal en estado de desconexión.
Finalmente, mencionamos que para los técnicos y especialistas automotrices se convierte en una fuente muy importante de ingresos el diagnosticar y reparar inyección Common Rail y más aún cuando encontramos que la calidad del Diesel que se vende en nuestros países afecta cada día más la Estructura de Control Electrónico en Inyección Common Rail.
Sin embargo, hay algunos países que han tenido un cierto avance en cuanto a la disminución del contenido de azufre en el combustible. A partir de allí, se genera una disminución a la contaminación ambiental y por ende mejora la eficiencia o la durabilidad de los inyectores en los sistemas comunes.
Para finalizar les respondemos algunas de las preguntas más frecuentes que nos hacen nuestros alumnos sobre la reparación de inyectores diesel common rail:
¿Qué pasa si un inyector no funciona?
Algunas de las señales que debes tener en cuenta cuando un inyector no funciona es que un inyector de combustible con fallas puede ocasionar inconvenientes en los intervalos en los que se rocía el combustible y, esto, a su vez, hará que tu motor no sea igual de eficiente en su rendimiento, lo anterior puede resultar en algunos casos en la pérdida de potencia y en que tu vehículo deje de funcionar.
¿Qué pasa si un inyector gotea?
Cuando un inyector gotea o queda abierto más tiempo del recomendable, los restos del combustible no se queman de forma adecuada lo que ocasionará que el vehículo emita un humo grisáceo que puede convertirse en una nube más densa. La recomendación, por lo tanto, es hacer un previo diagnóstico para determinar cuál inyector está goteando. Una vez diagnosticado, desmontarlo y en caso de ameritar reparación enviar a un laboratorio de reparación de inyectores Diesel Common rail.
¿Qué es calibrar inyectores?
La calibración de los inyectores es necesaria para varios aspectos principales: si está bien calibrado el inyector disminuye el consumo de combustible Diesel y mejora la potencia del motor, lo que contribuye a la disminución de la contaminación al medio ambiente. En el proceso de calibrar los inyectores se tienen en cuenta algunos parámetros de recorrido, tanto en la aguja de la tobera del inyector, como en el recorrido de la válvula en la bobina del inyector, para esto se utiliza un reloj comparador.
¿Cómo desmontar los inyectores del motor?
Previo a la reparación de inyectores Diesel Common rail se realiza el desmontaje de los inyectores del motor con la finalidad de ser enviados al laboratorio Diesel. De esta forma, más que indicar un proceso detallado de cómo desmontar los inyectores recomendamos las siguientes herramientas que son indispensables en el proceso de desmontaje: llaves de tubo, llave Torx, guantes, aceite de motor, aceite de motor.
Si deseas aprender más sobre la Estructura de Control Electrónico Aplicada en los Diferentes Tipos de Inyección Common Rail. Te invito a ver el siguiente video y ¡Anímate a perfilarte mejor en el mundo automotriz!.
