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Bombas de inyección en linea

Indice del curso

 

Regulador de velocidad
El regulador de velocidad tiene por misión regular la velocidad máxima y minima (principalmente) que el motor puede alcanzar cuando decrece su par resistente o cuando trabaja en vacío, actuando sobre la cremallera que regula la dosificación de combustible a inyectar en los cilindros del motor. Como se sabe la cantidad de combustible a inyectar en los cilindros depende de la posición que ocupe la cremallera en la bomba de inyección, la cremallera es accionada por el pedal del acelerador. Sin embargo, puede ocurrir que, en posición de plena carga, el motor se revolucione al decrecer su par resistente (p, ejemplo: al bajar una pendiente). Entonces el regulador para máxima velocidad desplaza la cremallera, de forma que disminuya el combustible o caudal a inyectar a medida que el numero de revoluciones aumenta.
El regulador para velocidad mínima del motor actúa cuando, estando la cremallera en posición de mínimo consumo, la carga o par resistente en el motor aumenta, con lo cual, al decrecer el numero de revoluciones, este podría detenerse. En estas condiciones, el regulador desplaza a la cremallera para aumentar el suministro de combustible en la medida suficiente para incrementar el nº de r.p.m. y evitar que se cale. La regulación en mínima velocidad sirve para el tarado de marcha en ralentí.

Los reguladores empleados para bombas de inyección en linea puedes ser de tres tipos:
- Mecánicos (de fuerza centrífuga)
- Neumáticos (de vacío)

Regulador mecánico de velocidad por medio de la fuerza centrifuga
Los reguladores mecánicos, basan su funcionamiento en los efectos de la fuerza centrífuga. En ellos se disponen unas masas acopladas al árbol de levas de la bomba de inyección, de manera que se desplacen, separandose, cuando la velocidad de rotación del árbol de levas de la bomba aumenta. Este movimiento es transmitido por un sistema de palancas a la barra de cremallera para modificar el caudal inyectado, disminuyendolo en la proporción necesaria. Si la velocidad de rotación disminuye, las masas se juntan desplazando la barra cremallera en sentido contrario, aumentando así el caudal inyectado.

Según la misión los reguladores pueden ser:
- de mínima y máxima
- de todas las velocidades

Se dice que un regulador es de mínima y máxima, cuando actúa únicamente en los momentos en que el motor tiende a embalarse (sobrepasar la velocidad máxima admisible), o bajar excesivamente de régimen en ralentí. Estos reguladores son los empleados generalmente en los automóviles y camiones.
Los reguladores de todas las velocidades son aquellos que actúan cuando se produce cualquier variación del régimen motor que no sea la deseada por el conductor. Se utilizan en motores industriales, tractores, excavadoras, etc, pues en ellos interesa mantener un régimen del motor constante, cualquiera que sean las resistencias opuestas al motor (pendientes a superar, dureza mayor del terreno, etc,). En ellos, el conductor selecciona el régimen mas apropiado para realizar el trabajo y el regulador actúa manteniendo ese régimen, en todos los momentos en que pueda producirse variación debido a las diferentes condiciones de trabajo por las que atraviesa el motor.

 

Regulador mecánico de mínima y máxima
El conjunto del regulador esta formado por una carcasa, con tapa de aleación ligera, acoplada sobre el lado posterior de la bomba (lado contrario al arrastre) y cuyo interior se alojan el conjunto de piezas que componen el sistema de mando de la cremallera y el equipo de regulación para máxima y mínima velocidad.


El conjunto de regulación esta formado esencialmente por las masas rotantes (12) que se desplazan por efecto de la fuerza centrifuga sobre unos pernos (18) acoplados sobre el extremo del árbol de levas de la bomba, cuyo desplazamiento es controlado por la acción antagonista que oponen unos muelles (13) al desplazamiento de las masas y que las mantienen en posición fija dentro de los limites de mínima y máxima velocidad.
Estas masas llevan unas palancas acodadas (7) unidas a un eje de articulación (9) que puede desplazarse axialmente por efecto de la separación de las masas y actúa sobre el sistema de mando de la cremallera.
El sistema de mando de la cremallera (15) esta formado por una serie de palanca articuladas. La palanca (1) recibe movimiento del acelerador. Sobre un eje montado en el otro extremo va articulada la palanca de mando (6), unida a un patín o dado deslizante (3) que se desplaza por el interior de una palanca hueca o colisa (2), la cual se articula por la parte superior, por medio de un perno, a la horquilla de mando (16) de la cremallera (15). Por el otro lado descansa sobre el eje de articulación (9), oscilando sobre la pieza (8) por el movimiento pendular que le imprime el patín (3), al ser accionado por el pedal del acelerador.

Para comprender mejor el funcionamiento del regulador de mínima y máxima, sacamos de dentro de la carcasa los mecanismos que intervienen en la regulación de la velocidad. En este nuevo esquema (figura inferior) se ven la dos masas rotantes (A) montadas sobre un eje que va unido al árbol de levas (B) y, por tanto, están sometidas a un movimiento de rotación acompañando al árbol de levas. Estas masas tienden a separarse por efectos de la fuerza centrifuga, pero sus movimientos son frenados por unos muelles. Las masas rotantes (A) tienen un mecanismo interno que vemos en la figura (mas inferior) formado por un eje (D) y unos muelles (B) y (C) de ralentí y de velocidad máxima respectivamente. Un sistema de reglaje (D), permite modificar el tarado de los muelles. Apretando la tuerca correspondiente, se da mas tensión a los muelles.
Los movimientos de masa (A) son transmitidos por mediación de la palancas (C) a la cremallera (D), a través de la palanca (E), que puede girar sobre la excéntrica (F) en cualquier posición del eje (G), que a su vez es mandado por el pedal del acelerador.


La dosificación del combustible a inyectar va ha depender tanto de la acción del conductor al pisar el pedal acelerador como por la acción del regulador sobre la cremallera:
Acción del conductor: cuando el conductor acelera, se hace girar la excéntrica (F) por medio del eje (G) que es mandado por el pedal del acelerador. Este movimiento provoca el desplazamiento de la barra cremallera en el sentido de la flecha, por medio de la palanca (E). La barra cremallera, a su vez, hace girar los pistones de los elementos de inyección, aumentando así el caudal inyectado. Así mismo, si el conductor levanta el pie del acelerador, el movimiento obtenido en la barra cremallera es contrario, disminuyendo el caudal inyectado.

Acción del regulador: La misión del regulador es mover la cremallera en uno u otro sentido, independientemente de la acción del conductor, únicamente para controlar la velocidad mínima y máxima. No actúa para ninguna otra velocidad.


El regulador provoca el movimiento de la cremallera hacia el "stop" cuando el régimen alcanzado por el motor sobrepasa la velocidad máxima preestablecida por el constructor. Además de esto, actúa sobre la cremallera, desplazandola en uno y otro sentido para mantener el régimen del motor en ralentí.
Si el motor esta girando al ralentí, las masas (A) tienden a separarse por la acción de la fuerza centrifuga venciendo la fuerza que ofrece el muelle (B) de ralentí, que se comprime un poco. Inmediatamente de haber efectuado la masa esta pequeña carrera, entra en acción el muelle de máxima, que es mas grueso y, por tanto, mas potente, impidiendo que la masa pueda seguir separandose. Con esto se consigue un ralentí estable que se mantenga entre unos limites que impide por un lado que el motor se cale y por otro (muelle grueso) que el nº de r.p.m. del motor a ralentí sea excesivo.

Cuando el régimen del motor es muy elevado, sobrepasando los limites establecidos, la acción de la fuerza centrifuga que actúa sobre las masas, hace que estas se separen al máximo venciendo la acción de los muelles de máxima y mínima, con lo cual, este movimiento es transmitido a la barra cremallera, por medio de las correspondientes palancas, haciendola moverse hacia la posición del "stop", con lo que disminuye el caudal inyectado y el motor bajara de régimen aunque el conductor siga pisando el pedal del acelerador, no pudiendo por tanto sobrepasar el régimen máximo establecido.
Cuanto mas tiende el motor a subir de régimen (por ejemplo: cuando se baja una pendiente) mayor es la acción del regulador.

 

Regulador mecánico de todas velocidades
Este modelo de regulador consta de una palanca (A) accionada por el acelerador, que a su vez, por medio de los muelles (B, C, y D), hace moverse el plato (E), al cual va unida la barra cremallera. Si el conductor acelera, la palanca (A) se mueve de su extremo superior hacia la derecha, con lo cual, su extremo inferior se desplaza a la izquierda y, por medio de los muelles (B, C y D) empuja el plato (E) hacia la izquierda, el cual transmite este movimiento a la cremallera aumentando así el caudal inyectado y, por tanto, el régimen del motor.
Si se mantiene la posición del acelerador y el motor tiende a subir de revoluciones, los contrapesos (I) se separan, haciendo que el plato móvil (E) se separe del fijo (F) venciendo la acción de los muelles (B, C, y D). Este movimiento hace que la cremallera se desplace un poco hacia el "stop", disminuyendo el caudal inyectado y, por consiguiente, el giro del motor.
Si por el contrario, el giro del motor tiende a disminuir, para una posición determinada del acelerador, las masas (I) tienden a juntarse, con lo cual, el plato móvil (E) se aproxima mas al fijo (F) gracias a la acción de los muelles (B, C y D). Este movimiento es transmitido a la cremallera, que al moverse hacia a la izquierda hace aumentar el caudal de inyección, con lo que se mantiene el régimen de giro del motor.

Como puede comprenderse, las acciones de este tipo de regulador se manifiestan a cualquier velocidad de rotación del motor y, por consiguiente, esta velocidad puede mantenerse sensiblemente constante cualquiera que sean los esfuerzos a vencer por el motor en todo momento (por ejemplo: subidas de pendientes pronunciadas). La acción de los muelles (B, C y D) se realiza escalonadamente, siendo el muelle (C) el que actúa en ralentí y el muelle (D) en alto régimen, mientras que el muelle (B) permite dar un mayor caudal a la bomba en los momentos de arranque del motor.

 

Regulador neumático de vacío
Este tipo de regulador actúa de forma continua sobre el posicionamiento de la cremallera, en función de la depresión creada en el colector de admisión (cuerpo de mariposa). El conjunto del regulador esta formado por una válvula de vacío acoplada en el lado de accionamiento de la bomba y controlada por la depresión creada en el cuerpo de venturi (13), según el posicionado de la mariposa de gases que controla directamente el conductor por medio del pedal del acelerador y del numero de revoluciones en el motor.
El regulador esta formado por una cámara de vacío (1) separada del cuerpo de mando por una membrana elástica (2), unida por un lado, a través del vástago (3) y la biela (4), a la barra de cremallera (5) que regula el caudal de los elementos de bombeo. La membrana se mantiene en la posición de reposo, correspondiente a la plena carga en los cilindros, por la acción del muelle (6), haciendo tope sobre la placa de retención (7). En el otro lado de la membrana, y en el mismo eje de desplazamiento, va montada una válvula auxiliar (8) sobre una guía (9) roscada en el cuerpo del regulador.
La cámara de vacío (1) se comunica, a través del conducto o lumbrera principal (10), con el colector de admisión del motor por el lado interior del venturi y la válvula auxiliar (8) se comunica, a través del conducto o lumbrera auxiliar (11), con la parte exterior del venturi que esta en comunicación con la atmósfera a través del filtro de aire (12).

Funcionamiento
Cuando la mariposa de gases esta casi cerrada (posición de ralentí), el paso del aire por el hueco que deja la misma es muy estrecho, con lo cual el grado de vacío o depresión en el lado interior de la mariposa de gases es muy grande, depresión que se transmite por el conducto de unión y la lumbrera principal (10) al interior de la cámara de vacío del regulador (1). El vacío creado en esta cámara, actúa sobre la membrana (2), vence la acción del resorte (6) y desplaza la cremallera (5) en el sentido de mínimo consumo en los elementos de bomba.
Al ir abriendo la mariposa de gases por medio del acelerador, la sección de garganta en el venturi aumenta y, con ello, disminuye la depresión en el colector de aire. Al ser menor en cámara (1) del regulador, el resorte (6) empuja a la membrana (2) y a la cremallera (5) hacia un mayor suministro de combustible en los elementos de la bomba. De esta forma, y en función del posicionado de la mariposa de gases en el venturi, se controla el caudal de combustible a inyectar en los cilindros dentro de los limites de mínima y máxima carga, según las necesidades de funcionamiento del motor.
Si dentro del limite máxima carga del motor (mariposa totalmente abierta), el motor acelera por decrecer el par resistente en las ruedas (por ejemplo: bajando una pendiente), el mayor numero de revoluciones experimentado provoca una mayor velocidad de succión de aire en los cilindros y, como consecuencia, una mayor depresión a su paso por el venturi (13). En consecuencia, al aumentar el grado de vacío en la cámara del regulador, se ejerce una tracción sobre la membrana y la cremallera en el sentido de un menor suministro de combustible. Así se mantiene el motor dentro de los limites de máxima velocidad de giro.
Por el contrario, si con la mariposa de gases totalmente cerrada (posición de ralentí), el motor tiende a pararse, por crecer el par resistente en las ruedas, la menor succión ejercida por los cilindro hace decrecer la depresión en el venturi y, por tanto, el grado de vacío en la cámara del regulador, haciendo que la membrana y la cremallera se desplacen hacia el lado de mayor suministro de combustible.
La válvula auxiliar (8) controla las oscilaciones de la membrana en régimen de mínima carga, evitando de esta forma las irregularidades de funcionamiento del motor en vacío. Si en esta posición de régimen el motor se embalase, el grado de vacío en cámara del regulador aumentaría, desplazando aun mas a la cremallera que pasaría de una posición de mínimo consumo a la posición de paro. Cuando esto ocurre, la ranura de la válvula (8) se pone en comunicación con la lumbrera (11), a través de la cual pasa el aire de la atmósfera al interior de la cámara de vacío del regulador. Así se compensa el mayor grado de vacío producido por el embalamiento indebido del motor.

Las ventajas que ofrece este tipo de regulador es su gran sencillez y economía de mantenimiento, pero tiene la desventaja, sobre el regulador centrífugo, de carecer de gran precisión de regulación a altos regímenes de velocidad. Además, esta influido por el estado del filtro del aire y las variaciones extrañas de presión en el conducto de admisión.

Nota: existen también reguladores hidráulicos que actúan en función de la presión de transferencia que le comunica una bomba de engranajes acoplada al árbol de levas de la bomba de inyección. Como fluido hidráulico se emplea el propio combustible que llega al colector común de alimentación de los elementos bomba. Este regulador tiene escasa aplicación para las bombas en linea por su difícil tarado y por tener que disponer una bomba auxiliar para su funcionamiento.

 

Topes de cremallera
Los topes de la cremallera (llamada también varilla de regulación) sirven para limitar el caudal de inyección a plena carga del motor. La cremallera se desplaza entre dos posiciones extremas, una de ellas es la de stop y corresponde a la posición de suministro nulo por parte de los elementos de bombeo. La otra posición se corresponde a la posición de máximo suministro. El recorrido máximo de la cremallera esta limitado por un tope ajustable (caudal de plena carga) y va situado en la carcasa de la bomba de inyección, para evitar que la cremallera se desplace en exceso en la dirección de máximo suministro.
Si el ajuste de la cremallera no es correcto y se inyecta mas combustible del necesario, este, no se quemara en su totalidad desperdiciando combustible y provocando humos negros en el escape. Por otra parte, si el tope no esta ajustado de forma correcta y la cremallera no puede desplazarse lo suficiente en la dirección de suministro máximo, el motor no desarrollara toda su potencia, debido a que no se le esta suministrando el combustible necesario.

Se utilizan topes diferentes según el tipo de bomba que sea, sin embargo los mas utilizados son el denominado "tope fijo" y el "tope elástico". El tope fijo (figura inferior) puede ajustarse con un tornillo (2), que se asegura con una contratuerca, situados ambos en el extremo de la cremallera, de manera que en el desplazamiento de ésta, el tornillo limita el recorrido máximo al tocar la superficie del tope (3).

 

En los motores que para el arranque necesitan necesitan una cantidad de combustible mayor que para la marcha a plena carga, no resulta adecuado disponer de un tope fijo, sino de un tope elástico, que pueda neutralizarse en el momento del arranque, pero que una vez en marcha el motor limite la máxima cantidad de combustible suministrada. En la figura inferior se ve la estructura y el funcionamiento de un tope elástico, utilizado en las bombas con regulador de mínima y máxima. En este caso, entre el manguito de ajuste (3) y la cremallera se interpone un muelle (5), de manera que en el arranque, cuando el conductor acelera a fondo, se permita a la cremallera (1) un desplazamiento mas allá del correspondiente a plena carga, venciendo la acción del muelle. Ya con el motor en marcha, es el regulador de la bomba quien posiciona la cremallera convenientemente, quedando distendido el muelle y restableciendose el tope normal de plena carga.



 

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