Artículo Cientíco / Scientic Paper
Revista Energía Mecánica Innovación y Futuro, X Edición 2021, No. 3 (09)
- 31 -
ESPE
ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 10 Vol. 1 / 2021 (9) ISSN 1390 - 7395 (3/9)
Abstract
The main objective of the investigation is the
calibration of the Bosch CRDI injectors series 044
5110 310, starting with the mechanical performance
tests such as: operating pressure, noise, internal
dripping, external dripping and spraying, replacing
the elements in poor condition, performing the
injection tests at idle speed, pre-injection and full
load on the CRDI bench for pumps and injectors; At
the same time, the tools to execute the disassembly
process are described and each element is listed for
a better recognition, continuing with the ultrasound
cleaning and developing the assembly process step
by step. Using CRDI injector calibration manual, the
adjustment of the AH, DNH, DFK rings is carried
out by evaluating their heights and lengths of some
elements of the injector with the use of specic
formulas, obtaining the thicknesses required that x
the injection problems, checked again at the bench.
Keywords: Injectors, Calibration, Oscillograms,
Mechanical and electronic tests, CRDI injection
systems.
ANÁLISIS MECÁNICO EN EL PROCESO DE CALIBRACIÓN DEL INYECTOR DE
SISTEMAS CRDI BOSCH
MECHANICAL ANALYSIS IN THE CALIBRATION PROCESS OF BOSCH CRDI
SYSTEM INJECTORS
Carlos Andrés Almendáriz Maisincho
1
, José Lizandro Quiroz Erazo
2
, Luis Aníbal Naranjo Pullupaxi
3
1
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
e – mail:
1
caalmendariz@espe.edu.ec,
2
jlquiroz@espe.edu.ec,
3
lanaranjo5@espe.edu.ec
ALMENDARIZ, QUIROZ, NARANJO /
ANÁLISIS MECÁNICO EN EL PROCESO DE CALIBRACIÓN DEL INYECTOR DE SISTEMAS CRDI
BOSCH
Resumen
La investigación tiene como objetivo principal
la calibración del inyector CRDI Bosch serie 044
5110 310, iniciando con las pruebas mecánicas de
funcionamiento como son: presión inicio de inyección,
ruido, goteo interno, goteo externo y pulverización,
reemplazando los elementos en mal estado, realizando
las pruebas de inyección en ralentí, preinyección y full
carga en el banco CRDI para bombas e inyectores; a
su vez se describe las herramientas para ejecutar el
proceso de desarmado y enlistando cada elemento
para un mejor reconocimiento, prosiguiendo con
la limpieza por ultrasonido y desarrollando paso a
paso el proceso de armado. Con el uso del manual de
calibración de inyectores CRDI se realiza el ajuste de
los anillos AH, DNH, DFK, mediante la evaluación
de sus alturas y longitudes de algunos elementos del
inyector con el uso de fórmulas especícas llegando
a obtener los espesores requeridos que solucionan los
problemas de inyección, comprobados nuevamente
en el banco.
Palabras Clave: Inyectores, Calibración,
Oscilogramas, Pruebas mecánicas y electrónicas,
sistemas de inyección CRDI.
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1. Introducción
Los sistemas de inyección CRDI son el conjunto
de sensores y actuadores que interacciona entre si son
monitoreados por el módulo de control electrónico
diésel, que consta de dos circuitos uno de baja 2-5[Bar]
y otro de alta presión 300-2500[Bar], siendo los
inyectores el objeto de estudio para la investigación.
Los inyectores cumplen un papel fundamental en
la inyección de combustible en los motores a diésel
ya que es el principal componente que ayuda al motor
para que tenga un buen funcionamiento, un buen
torque y sobre todo menor consumo de combustible
en el momento de la inyección [1].
Este dispositivo requiere de una mano de
obra especializada para realizar su respectivo
mantenimiento, tanto preventivo como correctivo, y
un correcto procedimiento en su análisis, montaje y
pruebas, rigiéndose en los parámetros recomendados
por el fabricante.
La generación de la presión en la inyección no tiene
relación de la cantidad de las RPM y del caudal de
inyección, esta es una de las cualidades del sistema.
Con la activación electrónica del inyector se inicia
la inyección y caudal de inyección. En ese instante es
monitoreado con el sistema ángulo tiempo del control
electrónico Diésel. Lo cual es necesario dos sensores
del número de revoluciones, tanto en el árbol de levas
como en el cigüeñal para reconocer los tiempos [2].
Es necesario una mezcla adecuada para reducir
las emisiones de los gases de escape y disminuir los
ruidos del motor, donde los inyectores deben dar
caudales pequeños en la preinyección e inyecciones
múltiples.
Principio de funcionamiento del inyector
La bomba de inyección manda combustible por el
riel común al inyector y va dirigido hacia el canal en la
tobera hasta llegar a la cámara pequeña yacente en la
base, que bloquea la aguja del inyector situado sobre
el asiento en forma de cono con la asistencia de un
resorte, lo cual este está ubicado en la parte superior
de la aguja que conserva el grupo cerrado [3].
Figura 1. Funcionamiento de sistemas common rail e inyectores CRDI
El combustible bajo la presión eleva la aguja e
inyecta en la cámara de combustión al momento que
la presión desciende, por el n de la inyección, el
resorte regresa a la posición original a la aguja encima
del asiento del inyector nalizando la inyección.
Figura 2. Funcionamiento de sistemas interno del inyector CRDI
Etapas de funcionamiento
Primera etapa de funcionamiento:
La resultante de las fuerzas ( ƩF=0 ) mantiene
la tobera siempre cerrada, el solenoide no genera
activación y no se produce la inyección [4].
Figura 3. Etapas de funcionamiento del inyector CRDI.
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Tabla1: Caracteristicas generales del inyector Bosch
Presión de apertura del inyector
En esta prueba se genera la primera instancia de
funcionamiento del inyector, la presión mínima
con la que este componente empieza a generar
la pulverización en la cámara de combustión, se
monta en el banco de pruebas para common rail se
da pulsaciones en la bobina produciendo una ligera
variación de presiones obteniendo el primer dato de
inyección[8].
Figura 5. Control de apertura de inyección del inyector CRDI Bosch
Resultado: el inyector Bosch 0 44 5110 310, inicia
su etapa de funcionamiento con una presión de 188
[Bar]
Fuga externa
Esta prueba consiste en determinar el sellado de los
elementos roscados externos del inyector como son la
bobina y tuerca de tobera para esto se coloca papales
absorbentes que no generen ningún tipo de suciedad o
pelusa, se coloca sobre el banco de pruebas se ejerce
una variación de presión, preferible con la presión
captada en la primera prueba de presión de apertura
del inyector [9].
Donde:
• A Presión de riel de válvula
• B Presión de riel de tobera
• F1 Fuerza electromagnética
• F2 Resorte de válvula
• F3 Resorte de tobera
Segunda etapa de activación:
En el inyector existen dos fuerzas de riel que
al accionarse forman dos cámaras A y B como se
muestra en la gura, el combustible ingresa tomando
dos caminos, uno hacia el riel de válvula formando
A y el otro hacia el riel de tobera que forma B, como
las presiones son iguales sobre la guía que tapa la
salida de combustible en la tobera existe la presión del
resorte F3, para que el inyector se abra debe liberarse
presiones en A. Esta caída de presión se logra con
el accionamiento de la bobina que genera una caída
de presión en F1 permite que la esfera de válvula
seda paso de combustible en A hacia el retorno, este
cuando se libera regresa hacia su depósito [5].
Con esto la presión más alta queda localizada
frente a la presión que ejerce F3 logrando vencer
y desplazando la tobera que permite pulverizar el
combustible
Tercera etapa de funcionamiento:
Se cierra la inyección F1 desactiva la resultante de
las fuerzas regresando a su estado inicial que provoca
el cierre de la tobera [6].
Pruebas mecánicas de los inyectores.
Las pruebas mecánicas consisten en determinar el
deterioro de los inyectores realizando una inspección
en cada una de sus pruebas como son: presión apertura
del inyector, fuga interna, fuga externa, pulverización
de combustible seguidamente de las pruebas de banco
[7].
2. Aplicación
Figura 4. Inyector CRDI Bosch 044 5110 310
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Figura 6. Comprobación de fuga externa del inyector Bosch 044 5110
310
Resultado: El inyector no presenta fugas externa
mantiene un sellado estable en la tuerca de bobina y
tobera no es necesario el reemplazo o ajuste.
Fuga interna
La prueba consiste en determinar la caída de presión
sostenida del combustible con un valor por debajo de
combustible resultado que no haya ningún goteo.
Figura 7. Prueba de fuga interna del inyector CRDI Bosch 044 5110
310
Resultado: El inyector presenta fuga interna por
lo que produce un goteo no mantiene una presión
sostenida de combustible es necesario el reemplazo
de tobera.
Pulverización
La prueba consiste en realizar un análisis visual
de la pulverización de combustible que tiene que ser
prolijo, en forma de cono y continuo.
Figura 8. Estado de pulverización del inyector CRDI Bosch 044 5110
310
Resultado: una vez reemplazada la tobera el estado
del chorro de la pulverización demuestra una forma
de cono y continúa.
Pruebas de funcionamiento
Se procede a instalar el inyector Bosch 044 5110
310 en el banco de pruebas para realizar tres etapas
de funcionamiento importantes para inyectores como
son:
• Ralentí
• Preinyección
• Plena carga
Siendo preinyección con su anillo AH el punto
de partida más importante para iniciar la calibración
del inyector, obteniendo un buen desempeño en los
demás anillos de calibración como son: DFK ralentí y
DNH plena carga.
Tabla 2. Para Parámetros requeridos para el inyector Bosch 044 5110
310 en las pruebas de banco
Prueba de banco
Tabla 3. Prueba en preinyección para inyector Bosch
Figura 9. Pruebas de funcionamiento en preinyección
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• 116 ml en inyección
• Full retorno
Vehículo con elevada temperatura y exceso de
humo, pérdida de potencia.
Se determina que al emitir un exceso de inyección y
retorno de combustibles en preinyección ralentí y full
carga este requiere de calibración (inyector Bosch)
como se determina a continuación:
Proceso de desarmado
En la siguiente tabla se enlista el proceso correcto
de desarmado del inyector Bosch utilizando las
herramientas especícas como se puede observar en
la siguiente tabla:
Tabla 4. Proceso de desarmado del inyector Bosch
Figura 10. Despiece de las partes internas del inyector Bosch
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Ajuste de combustible en emisión y pre-
inyección
Tabla 5. Ajuste de combustible y preinyección
Donde:
1. Bobina
2. Anillo VFK
3. Resorte de bobina
4. Seguro de inducido A
5. Seguro de inducido tipo luna
6. Inducido
7. Resorte de inducido
8. Tuerca de sujeción
9. Guía de inducido
10. Anillo AH
11. Esfera
12. Anillo DFK
13. Resorte de tobera
14. Guía de anillo DNH
15. Pines
16. Anillo DNH
17. Aguja de tobera
18. Tobera
19. Tuerca de sujeción de tobera
20. Válvula
21. Sello de válvula
22. Cuerpo del inyector
Figura 11. Limpieza del inyector Bosch
Para una buena calibración del inyector, es
importante mantener las piezas en excelentes
condiciones, una de ellas es la limpieza de estos
componentes internos como externos, impidiendo que
se mezclen con impurezas.
Calibración de inyector Bosch
Para la calibración del inyector Bosch se debe
observar que este no tenga ninguna especie de
rajaduras o alguna imperfección ya que estas podrían
causar una mala calibración o simplemente arrojar
datos erróneos dentro del banco de pruebas, también
tener a la disposición los instrumentos de medición y
en perfecto estado, ya que son de suma importancia
para realizar este proceso, como se describe a
continuación:
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Ajuste de combustible en full carga y ralentí
Tabla 6. Ajuste de combustible en full carga y ralentí
Grosor de anillos de calibración
Una vez determinado los espesores de cada anillo
de calibración se procede a desarrollar una tabla de
comparación del antes y después del ajuste respectivo.
Tabla 7. Análisis de resultados de anillos de calibración
Proceso de armado
Una vez realizada la limpieza del inyector y
calibrados los elementos pertinentes, se procede a
armar. El proceso se realiza de forma inversa, pero
teniendo en cuenta algunos detalles que son muy
importantes en el montaje como se puede ver a
continuación:
Tabla 8. Armado del inyector Bosch
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Resultados de calibración
Preinyección
La preinyección se considera la prueba que
parametriza al inyector, ya que es la distancia en la
que se levanta el inducido y deja uir el combustible,
por eso es de suma importancia.
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Tabla 9. Resultado de calibración en preinyección
Tabla 10. Resultado de calibración ralentí
Tabla 11. Resultado de calibración plena carga
3. Discusión
Los inyectores deben tener una respectiva
calibración para cada uno tiene su rango especico
y diferentes tipos de anillos como son los anillos de
calibración AH, DNH,DFK, que son los respectivos
para pre inyección ralentí y full carga que son un
punto departida para una buena calibración de estos
también tenemos anillos de retorno de combustible
como es RLS que es el encargado de la apertura de
la altura de la bobina y el anillo VFK que es el que
controla el retorno de combustible este deberá estar
dentro de los parámetros establecidos por el fabricante
cave recalcar que cada marca tienen diferentes
especicaciones de calibración para cada uno de los
controles de inyección a cada presión que Garner
Espinoza establece para las medidas de los anillos.
A estos se le realizara unas pruebas antes de montar
en el banco de pruebas como son pruebas de goteo,
inspección de pulverizado, fuga interne y externa
los que determinaran como se encuentra el estado de
funcionamiento y dando un punto de partida para los
cambios y ajuste que se deberán hacer en el proceso.
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4. Conclusiones
• Se desarrolló todos los procedimientos de
armado, desarmado y vericación de los
inyectores CRDI Bosch serie 044 5110 310
mediante tablas de secuencia y todo esto gracias
a investigar información exhaustiva y detalla,
además de la práctica constante para llegar a lo
planicado.
• Se desarrolló los procesos de calibrado del
inyector CRDI tomando medidas de los
elementos y pasando a los cálculos y obtener
a las dimensiones requeridas de los anillos de
calibración.
• Se investigó las fuentes bibliográcas a través
de libros, tesis, información de manuales y
revistas técnicas que sirvieron de ayuda con
los procesos y parámetros de calibración de los
inyectores CRDI Bosch.
• Se seleccionó minuciosamente el inyector
CRDI Bosch serie 044 5110 310 para seguir
con la investigación realizando los procesos
correspondientes.
5. Referencias
[1] Bosch. (2015). Instrucciones de reparación y
ensayo de inyectores Common Rail Bosch CRI/
CRIN. [En línea].
[2] Cadena, D. (2013). Diseño e implementación
de un banco de pruebas de inyectores de vehículos
a diesel crdi para la escuela de ingeniería
automotriz. [En línea].
[3] Coral, F. (2013). Diseño e implementación de
un banco de pruebas de inyectores de vehículos
a diesel crdi para la escuela de ingeniería
automotriz. [En línea].
[4] Castillejo, A. (2014). Sistemas de inyección
diésel electrónico, para servicio automotriz
pesado. [En línea].
[5] Raghani, R. (2017). Desarrollo de un manual
de procesos para la comprobación de inyectores
common rail del motor Hyundai J3 [En línea].
[6] Molina, J. (2019). Análisis de los parámetros
mecánicos y electrónicos de funcionamiento del
sistema de alta presión del conjunto CRDI del
motor diésel Kia 2.0l tipo D4EA. [En línea].
[7] Noboa, A. (2019). Investigación del
comportamiento mecánico y electrónico de los
inyectores Bosch “0445120289” y “0445110250”
del sistema Common Rail. [En línea].
[8] KIA MOTORS, C. (2016). COMMON RAIL
- Delphi Manual de Entrenamiento de Servicio.
Departamento de Asistencia Técnica de DIASA
Ltda., Chile. [En línea].
[9] Espinosa, G. (2016). Manual de calibración de
inyectores CRDI Denso, Bosch y Delphi.
6. Biografía
1
Carlos Andrés Almendáriz
Maisincho. – Ingeniero Automotriz,
Universidad de Fuerzas Armadas
ESPE. Asesoramiento en Mecánica
y Electrónica de vehículos.
2
José Lizandro Quiroz Erazo. – Ingeniero Automotriz
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE),
Msc. Gestión de Energías, Diplomado Superior en
Autotrónica (Universidad de las Fuerzas Armadas
ESPE), Docente tiempo completo (Universidad de las
Fuerzas Armadas ESPE).
3
Luis Aníbal Naranjo Pullupaxi. – Ingeniero
Automotriz, Universidad de Fuerzas Armadas
ESPE, Asesoramiento en Mecánica y electrónica de
vehículos.
REGISTRO DE LA PUBLICACIÓN
Fecha recepción 12 junio 2021
Fecha aceptación 07 agosto 2021
ALMENDARIZ, QUIROZ, NARANJO /
ANÁLISIS MECÁNICO EN EL PROCESO DE CALIBRACIÓN DEL INYECTOR DE SISTEMAS CRDI
BOSCH