UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

CURSO DE: ENSAYOS DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

LABORATORIO NO 3

TEMA: Pruebas de Inyectores

Fecha de Realización: Fecha de Entrega:

20 de Mayo del 2014 28 de Mayo del 2014

Docente: Ing. Juan David NOTA

Chávez Cuellar

Alumno: LUNA TORRES FRED ANDRE

AREQUIPA 2014

TEMA: PRUEBAS DE INYECTORES

I. OBJETIVOS

El objetivo de esta prueba es, en primer lugar permitir al alumno tener un conocimiento general sobre la estructura y el principio de funcionamiento de los inyectores; así mismo, capacitarlo en las pruebas y en el mantenimiento de los inyectores.

II. FUNDAMENTO TEORICO

La pulverización del combustible en la cámara de combustión y el proceso de inyección dependen en gran medida del estado técnico del inyector. Los motores diesel vehiculares usan estos dispositivos por eso su gran importancia.

ESTRUCTURA Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS INYECTORES

1. CLASIFICACIÓN DE LOS INYECTORES

Existen cuatro criterios:

Por la constitución de la tobera:o De espigao De orificios

Por el tipo de cámara de inyección del motoro De inyección indirectao De inyección directa

Por su construccióno Con porta inyector de roscao Con porta inyector de bridao De lápiz

Por la función que desempeñao Inyector individualo Inyector-bomba

Por la ubicación de la aguja en la toberao Abiertoo Cerrado

Los inyectores de espiga se utilizan exclusivamente en camas de turbulencia. Los inyectores de orificios, llamadas también cerrados, cuya formación de mezcla exige un chorro altamente fragmentado, pueden variar de 2 a 7 orificios.

2. PRESIÓN DE APERTURA DE LOS INYECTORES

Inyectores de espiga: 110 a 175 bar Inyectores de orificios: 150 a 300 bar

3. ESTRUCTURA DE LOS INYECTORES

El inyector para motor con cámara de turbulencia, es para potencias pequeñas y medianas con cámaras de inyección indirecta. Con el objeto de conseguir mayor

diámetro para la sección de paso de las válvulas, algunos fabricantes de motores instalan inyectores llamados de lápiz debido a su tamaña y sus dimensiones, generalmente este inyector no tiene mas de 6 piezas y puede adaptarse a todos los motores diesel, con la

condición de que este previsto un lugar para su montaje.

En el grafico se ve que el combustible ingresa a través del racor del inyector a la cavidad inferior donde esta situado el asiento de la aguja, el combustible ejerce presión sobre la superficie del cono principal venciendo en algún momento la resistencia del resorte y desplazando la aguja del inyector hacia arriba para permitir el paso del combustible a la cámara de combustible.

La presión inicial a la cual se levanta la aguja del inyector se denomina presión de apertura o presión inicial de apertura; puede ser regulada variando la tensión del resorte con ayuda del tornillo (3). Experimental esta presión se determina con la ayuda de un equipo llamado “probador de inyectores “.

El mal funcionamiento de los inyectores conduce a la perdida de potencia y de economía del motor, así mismo aumentan las emisiones toxicas de los humos y le desgaste. La periodicidad de prueba de los inyectores depende de las especificaciones que dan los fabricantes, y en la práctica oscila entre las 250 a 600 horas de trabajo del motor, o entre los 2500 a 6000 km de recorrido del vehículo.

4. SIMBOLIZACIÓN DE LOS INYECTORES

Inyectores de espiga: Con las letras DN, seguida de las letras S o T.

Ejemplo: DN4S1 = inyector tetón, 4 indica el ángulo del dardo; S tamaño, 1 indica modelo.

Inyectores de orificios: Con las letras DL, DLL, DLF, seguida de las letras siguientes: para las serie DL: S, T, U, V, W para la serie DLL: S y para la serie DLF: S, U.

DLL150S83 = DLL inyector de orificios, 150 angulo de pulverización, S tamaño, 83 modelo o variante del pulverizador.

5. INYECTORES-BOMBA

a) Sistema Cummins

El principio consiste en que el combustible es aspirado del deposito a través de un filtro, por una bomba de transferencia (baja presión), y es impulsado hacia el conjunto de los inyectores-bomba.

Principio de funcionamiento del inyector -bomba Cummins modelo PT

Inicio de la carrera ascendente de la aguja del inyector

El combustible ingresa a través del conducto de alimentación y se dirige al espacio anular dispuesto en el vástago de la aguja. A través de un canal vertical este alcanza la cavidad anular. Como el combustible todavía no puede ser admitido en la cavidad cónica, el combustible asciende en el cuerpo del inyector por el conducto y vuelve al depósito.

Final de la carrera ascendente de la aguja del inyector

Hacia el fin de la carrera ascendente 'y al inicio de la carrera descendente, la aguja descubre el orificio calibrado de admisión. Cierta parte del combustible se introduce en la cavidad cónica de la punta del inyector.

Inicio de la carrera descendente de la aguja del inyector

En la carrera descendente, la aguja obtura el orificio de dosificación. La cantidad de combustible admitida en la cavidad cónica de la punta del inyector, se inyecta a gran presión (del orden de 1000 kg/cm) finalmente pulverizado.

Final de la carrera descendente de la carrera de la aguja del inyector

Al final de la carrera descendente la punta de la aguja ocupa toda la cavidad cónica del pico del inyector y permanece en esta posición hasta el principio del ciclo siguiente. Durante este lapso, el combustible no circula por el cuerpo del inyector pues el espacio anular de la aguja no se corresponde con el canal de llegada.

Principio de funcionamiento del modelo PTC:

Inicio de la carrera ascendente de la aguja del inyector

El combustible ingresa a baja presión (como en el sistema PT), en el cuerpo del inyector, por un orificio calibrado, que corresponde al conducto de llegada del combustible a través de la culata. El combustible se dirige hacia la cavidad anular, dispuesta en la funda del inyector y penetra por un pequeño canal de fuga a lo largo del

vástago de la aguja para alcanzar una segunda cámara anular mecanizada en la aguja y que corresponde con el canal de retorno al depósito.

Final de la carrera ascendente de la aguja del inyector

Al final de la carrera ascendente y al inicio de su descenso, la extremidad cilindrada de la aguja descubre el orificio del canal de admisión del combustible, que tiene una cámara anular concéntrica con el vástago de la aguja y una cavidad cónica como en el sistema PT. El canal de fuga no desemboca ya en la cámara anular de retorno.

Inicio de la carrera descendente de la aguja del inyector.

En su carrera descendente, la aguja obstruye el orificio del canal de admisión del combustible e inyecta la carga del combustible contenida en la cavidad cónica del inyector a una presión elevada (1000 kg/cm2) en la cámara de combustión.

Final de la carrera descendente de la carrera de la aguja del inyector.

Al final de la carrera descendente, y hasta que se inicia el ciclo siguiente, la aguja ocupa toda la cavidad cónica de la punta del inyector. Nótese que aunque el orificio este obstruido por el pistón, el combustible admitido en el cuerpo del inyector continúa circulando por el canal de fuga y vuelve al depósito, calentando así el líquido que este contiene. El inyector- bomba PTC tiene una válvula esférica anti-retorno en el canal de admisión.

b. Sistema General Motors (GM)

El inyector propiamente dicho se encuentra en el extremo del cilindro de bombeo. Puede ser del tipo de válvula, simple o doble, o incluso en los modelos mas recientes, del tipo de aguja. El funcionamiento, de estos últimos es sensiblemente el mismo que el de un inyector clásico. El accionamiento del inyector-bomba GM esta asegurado por el mismo eje de levas que acciona las válvulas de escape, puesto que esta sometido a la misma ley de distribución que estos (dos tiempos).

El reglaje de cada inyector-bomba, se obtiene modificando la longitud de la varilla del empujador y la posición del cursor de mando de la cremallera. El pistón del inyector-bomba tiene el retorno asegurado por un muelle, de la misma manera que el vástago de una válvula.

6. MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DIESEL

Pueden sufrir los siguientes tipos de desgaste:

Desgaste corrosivo. Desgaste abrasivo. Desgaste mecánico.

El desgaste corrosivo.- Se produce debido la presencia de agua y de azufre en el combustible

El desgaste abrasivo.- Es producido por partículas sólidas incluyendo el polvo presentes en el combustible. Para eliminar al máximo los desgastes tanto por corrosión como por abrasión, los fabricantes de los motores Diesel instalan filtros, se ha demostrado que el diámetro de las partículas suspendidas en el aire oscilan entre 0.00015 a 0.020 mm y aun, cuando la dimensión parece muy pequeña la penetración de estas partículas en los orificios de las toberas de varios orificios los obturan fácilmente perturbando la distribución o reduciendo la cantidad de combustible inyectado.

7. ZONAS DE DESGASTE

Como resultado, en la superficie tanto de los elementos de la bomba de inyección, como de las toberas se forman ralladuras que se diferencias de las huellas propias del proceso de maquinado. En el caso de las toberas, la presencia de partículas sólidas en las holguras entre el cuerpo de la tobera y el vástago de la aguja puede provocar adicionalmente agarrotamiento de la aguja con consecuencias que pueden llegar a producir fisuras en la punta de la tobera. La corrosión en la tobera del inyector puede provocar el agarrotamiento de la aguja, sobre todo en aquellas toberas de muy baja holgura entre el cuerpo y el vástago. El medio más eficaz para disminuir la corrosión en el sistema de inyección de los motores, consiste en emplear filtros separadores de agua.

8. LIMPIEZA E INSPECCIÓN DEL INYECTOR.

Limpieza: Después de desarmar el inyector se procede a limpiar los residuos de carbonilla y resinas que se adhieren en las superficies de trabajo de la tobera.

Para la limpieza se recomienda el use de herramientas especiales. Dichas herramientas comprenden una escobilla de bronce, escariadores y agujas de diferente diámetro para quitar los residuos de carbonilla y corregir defectos de los orificios. Después de la limpieza se procede a lavar las piezas usando para tal fin una fuente con combustible Diesel.

Inspección: Después de desarmar y limpiar los inyectores se inspecciona el estado técnico de los elementos, los mismos que por sus condiciones de trabajo sufren desgastes o averías; dichas piezas son: arandelas de compensación, resorte, espaciador, aguja y cuerpo de la tobera.

9. PRUEBA DE LOS INYECTORES

Prueba de presión de inyección

Consiste en controlar a que valor de presión el inyector inicia la inyección. En este caso la válvula de paso debe de estar abierta para que el manómetro muestre la presión de apertura del inyector en el momento en que se realiza el bombeo de combustible con la palanca manual.

El valor de la presión de apertura debe coincidir con lo indicado por el fabricante del motor o estar dentro de sus tolerancias; de no ser así, se restablece la presión, aumentando la fuerza del resorte ya sea ajustando el tornillo de regulación a colocado una arandela adecuada de compensación. Las arandelas de compensación pueden variar su espesor cada 0.05mm; los más anchos pueden ser de 1.00mm a 1.80mm.

Prueba de estanqueidad

Consiste en comprobar le cierre hermético de los inyectores presiones ligeramente inferiores de las presiones de apertura. EL inyector no debe de gotear, de no ser así significa que ha perdido su estanqueidad y para restablecer se procede a rectificar y asentar la tobera o cambiarla por una nueva si es necesario.

Prueba de pulverización

Luego se procede a bombear de manera, breve pero enérgica hasta conseguir inyecciones sucesivas de una o dos veces por segundo. La pulverización se considera buena si se cumple las dos siguientes condiciones:

El chorro debe salir correctamente. Durante la pulverización se debe producir un sonido muy característico que

es producto del chirrido del inyector.

Si no se cumple cualquiera de las dos condiciones se procede a reparar el inyector, o sustituir el elemento averiado por otro nuevo.

III. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR

- 1 Inyector - 1 banco de pruebas de inyectores: ATMO 590- Juego de llaves - Gasolina para el lavado del inyector- Tornillo de banco

IV. PROCEDIMIENTO DE DESARMADO

1. Lo primero que realizamos es limpiar bien la mesa trabajo y acomodar cada herramienta en su lugar.

2. Procedemos a desarmar el inyector, para ello colocamos el inyector en el tornillo de banco, para de esta manera retirar solo el racor de cierre, la arandela, el tornillo de reglaje respectivamente. Seguimos retirando el resorte con la arandela de empuje, luego sacamos la varilla de empuje, la aguja del inyector y el cuerpo de la tobera.

3. limpiamos las partes principales del inyector (tobera) con gasolina.

V. PROCEDIMIENTO DE ARMADO

1. Armamos el inyector poniendo cada pieza del inyector de manera contraria a la del desarmado, esto es primero la tobera con el cuerpo y la aguja respectivamente; seguido ponemos la varilla de empuje y todo ello en el cuerpo del inyector. Por ultimo el tornillo de reglaje el resorte y la arandela junto con el racor.

Prueba de presión de inyección

2. Conectamos el inyector al probador y realizamos la prueba de presión de inyección, para ello observamos del aparato medidor que la apertura de la inyección esta aproximadamente por los 180 bar, sin embargo sabemos que la presión de inyección para inyectores de orificios esta entre los 150 a 300 bar.

3. regulamos la presión del inyector mediante el racor, poniéndolo a los 150 bar (valor mínimo), esta regulación se efectúa con el probador inyectores, bombeando lentamente combustible hasta que llega el momento en el cual se observa cierta rigidez a la hora de la apertura, al mismo tiempo puede leerse en el indicador de presión (manómetro) la presión de inyección. El valor de 150 es elegido puesto que si sale más de 150 bar será bueno pero si es menor significara desperfecto del inyector. El resultado se da en la tabla Nº 1.

Prueba de la pulverización

4. ahora realizamos la prueba de pulverización para ver si el inyector lo realiza correctamente, para ello bombeamos combustible al inyector de forma rápida esto es rápidamente tres veces. Observando que el chorro sale extendiéndose hacia las cuatro direcciones (por tener cuatro orificios) de forma regular y simétrica. Esto es una buena señal de que el inyector realiza una buena pulverización. El resultado también lo podemos ver en la tabla Nº 1.

Prueba de la hermeticidad

5. Al realizar la prueba de la presión de inyección se pudo observar al mismo tiempo que del inyector fugaba combustible en forma de gotas, esto es una muestra que no es hermético por tanto es defectuoso.

6. Retiramos el inyector del probador para posteriormente guardarlo junto con las herramientas utilizadas

VI.CUESTIONARIO

1. ¿Por qué no se tolera el goteo de combustible antes y después de la inyección?

El goteo de combustible perjudica la combustión, ya que hay un exceso de combustible, lo que se traduce en perdida de potencia, emisión de gases contaminantes, y mucho consumo de combustible (motor no económico). El goteo también produce el desgaste de las piezas del motor como los anillos del pistón.

2. ¿Por qué la presión de inyección debe de estar en un margen muy estrecho de tolerancia?

Para obtener un funcionamiento estable, a un régimen regular con el menor consumo de combustible, si un inyector esta por debajo de su valor especificado lo mas seguro será que el motor caliente y haya una perdida de potencia con un incremento del consumo de combustible.

3. ¿Por qué se usa el inyector de tetón en las cámaras de combustión separadas y cuales son sus ventajas con respecto a los inyectores de aguja y toberas?

Los inyectores de espiga se utilizan en motores con buena turbulencia de aire, por ejemplo en los de antecámara, acumulador de aire o cámara de turbulencia. La preparación del combustible se realiza, en estos motores, principalmente gracias al efecto del torbellino del aire y es ayudada por una forma apropiada del chorro de inyección.

Las ventajas son que para el arranque estos poseen una resistencia eléctrica que calienta la precámara facilitando el arranque. Los gases a elevada presión producto de la combustión tienen que pasar por un pasaje estrecho, por lo que van a parar a la cabeza del pistón con cierta gradualidad, que hace que las presiones máximas que tiene que soportar el mecanismo pistón-biela-manivela nos sean tal elevadas como en el caso de la inyección directa. Estos motores son en general de un funcionamiento mas silencioso y elástico que los de inyección directa por tener menor presión de inyeccion.

Nº 1

Presión de inyección

125 bar

Pulverización buena

hermeticidad mala

4. ¿Cómo cree Ud. Que influye el desgaste entre la aguja del inyector y su asiento?

El desgaste produce que el cierre hermético entre la aguja y su asiento se pierda.lo cual produce caída en la presión de inyección y goteo.

5. ¿Cuáles son las funciones de los inyectores?

- Pulverizar correctamente el combustible en la cámara de combustión.

- Controlar la presión de inyección en la cámara de combustión.

- Proporcionar un cierre hermético del combustible dentro del inyector.

6. ¿Cómo se clasifican los inyectores?

Por la constitución de la tobera:

De espiga De orificios Por el tipo de cámara de inyección del motor: De inyección indirecta De inyección directa

Por su construcción:

Con porta inyector de rosca Con porta inyector de brida De lápiz

Por la función que desempeña:

Inyector individual Inyector - bomba

Por la ubicación de la aguja en la tobera:

Abierto Cerrado

7. ¿Cómo se codifican los inyectores?

- Inyectores de espiga.- Con las letras DN, seguida de las letras S o T- Inyectores de orificios.- Con las letras DL, DLL, DLF, seguida de las letras

siguientes: o Para la serie DL: S, T, U, V, W; o Para la serie DLL: S; o Para la serie DLF: S, U.

8. ¿Qué son los inyectores bomba?

Son inyectores especiales que cumplen también la función de la bomba de alta presión y además dosifican, y pulverizan el combustible dentro de la cámara de combustión de los motores. Su principio de funcionamiento consiste en que el combustible es aspirado del

deposito a través de un filtro, por una bomba de transferencia (baja presión), y es impulsado hacia el conjunto de los inyectores – bomba.

9. ¿Cuáles son los desgastes que ocurren en los elementos de precisión del sistema de inyección Diesel?

Desgaste corrosivo: Se produce debido a la presencia de agua y azufre en el combustible.Desgaste abrasivo: Es producido por partículas sólidas incluyendo el polvo presentes en el combustible.Desgaste mecánico: Producto del continuo trabajo entre las piezas móviles del inyector, a pesar de que el combustible Diesel puede servir como lubricante, no siempre se logra reducir este desgaste a cero.

10. ¿Cuáles son las pruebas que se realizan en los inyectores?

- Prueba de la presión de inyección. - Prueba estanqueidad- Prueba de la pulverización.

11. ¿Cuáles son las diferencias entre las cámaras de turbulencia y las antecámaras?

El motor Diesel rápido con diámetro de cilindro pequeño platea el problema de obtener una mezcla rápida y homogénea de combustible y aire. Para lograrlo se lleva el aire al combustible, dotando a este de un movimiento de remolino, lo que provoca una fuerte turbulencia al llegar el embolo a su punto muerto superior. En una cámara de combustión con turbulencia, al ser aspirado el aire es enviado tangencialmente, por lo que la válvula de aspiración lleva una especie de pantalla que guía adecuadamente la corriente de aire. Además de este movimiento existe otro transversal que impulsa al embolo dentro de la cámara.

Los motores con antecámaras se caracterizan por tener el espacio en que se desarrolla la combustión dividido en dos: por una parte la cámara comprendida entre la cabeza del embolo y la culata, y por otra la antecámara, situada generalmente en la culata. En este tipo de cámara el funcionamiento es como sigue: al final de la carrera de compresión se inyecta el combustible. Parte de este combustible arde en la antecámara, aumentando la presión; el combustible que queda sin arder es proyectado, a través de un orificio de la antecámara, a la cámara principal. En esta encuentra el aire que precisa para completar la combustión. La principal ventaja de este sistema consiste en que se puede inyectar combustible a presiones relativamente bajas: de 80 a 160 atmósferas, en vez de las 250 – 350 necesarias en la inyección directa.

VII. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Las tres pruebas fundamentales para un inyector son la de presión, pulverización, estanqueidad; que como se realizo en el laboratorio es de una forma sencilla y hasta cierto punto rápido.

La presión a la cual debe trabajar el inyector nos la brinda el fabricante en su catalogo.

Para solucionar los problemas en torno a presión lo podemos hacer ajustando o desajustando el tornillo regulador.

Entre los procesos de reparación de un inyector tenemos en asentado; o sino el cambio definitivo de toberas.

Los inyectores poseen una gran importancia para el funcionamiento correcto del motor y por lo tanto es necesario mantenerlos limpios y calibrados.

La mayoría de los inyectores tienen el mismo principio de funcionamiento la diferencia está en la forma de la aguja, la forma del asiento y también es diferente la forma del chorro cuando es expulsado, pueden tener uno o varios agujeros.

Existen distintos tipos de desgaste de los inyectores, y al conocerlos, debemos de tratar de evitarlos. esto para darle mas vida útil al motor, para esto tomaremos las siguientes medidas:

Se recomienda revisar la bomba de inyección y los inyectores para comprobar su funcionamiento periódicamente.

Limpiar el tanque de combustible y cambiar cada vez que se recomienda el filtro de petróleo. Utilizar combustible de alta calidad para evitar impurezas que podrían dañar al inyector.

Cuando se tenga que manipular los inyectores, hacerlo de manera muy cuidadosa, especialmente con sus componentes.

En caso de que se necesite asentar la aguja y su asiento, se debe usar la pasta abrasiva especial para asentar inyectores, y no otra. Cuando se realice mantenimiento se debe usar las herramientas correctas.

El cierre no hermético se debe generalmente al desgaste, dicha falla se puede solucionar con un asentado.