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| Motor New Holland, 6,7 L. 6 cilindros en línea preparado para tractor pulling |
Un
poco de historia
El common rail, Fiat y Bosch: El “invento” del common-rail
se le debe atribuir a Fiat. Es el fabricante italiano el que primero aplica el
sistema de alimentación common rail en sus motores diesel de inyección directa
en su modelo Fiat Croma, es 1986.
En un principio se
piensa imitar al motor de inyección de gasolina y así se obtiene el motor Turbo
Diesel Inyección (TDI) Es un motor mucho más eficiente en la combustión que uno
convencional (mejora las prestaciones y reduce el consumo), pero tiene un
problema y es el ruido excesivo, sobre todo a bajos regímenes de giro.
Fiat inicia el
proceso para mejorar el motor TDI, ¿Cómo? Pues o bien aislando mejor el motor
(cosa alto improbable en los tractores) o bien ideando un nuevo sistema de
inyección: el common rail (rail común o “rampa” de inyección). Así se hizo y en
1990 se tenían los primeros prototipos. En 1994 Fiat selecciona a Robert Bosch como proveedor para que sean
ellos los que concluyan el desarrollo y la industrialización. Bosch toma el
testigo y entrega a Fiat en 1997 el primer sistema para que lo incorpore en un
Alfa Romeo 156 JTD. Los resultados de este turbodiesel fueron espectaculares.
¿QUÉ ES EL COMMON RAIL?
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| Partes de un "common rail" (wikipedia) |
Se trata de un
sistema de inyección a alta presión pero a diferencia de otros muchos sistemas,
el common rail gestiona la presión de inyección de forma independiente a las
revoluciones o a la carga, además permite la preinyección.
El motor common
rail es muy silencioso y tiene una respuesta tan brillante que se acercan
mucho, mucho (a veces incluso los superan) a los gasolina. Además el common
rail montado en un TDI reduce el consumo en cerca de un 20 % y mejora sus
prestaciones respecto al TDI “desnudo”.
El éxito es tan
rápido y espectacular que todos los fabricantes inmediatamente los siguen.
Además las siguientes “generaciones” mejoran la inicial (denominada Unijet en
la cual se hacían dos inyecciones por ciclo) y así aparece el motor Multijet
(mediante la electrónica consigue que los inyectores hagan más inyecciones por
ciclo. La cantidad de gasóleo por ciclo es la misma pero se reparte más para
tener una combustión gradual)
La presión dentro
del conducto común ronda los 1500 bar, esto es una enorme presión (la presión
de un sistema de inyección de gasolina no supera los 10 bar
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| Common rail de Bosch |
LAS VENTAJAS
El sistema de inyección
con acumulador destaca sobre todo por su flexibilidad permitiendo que se adapte
perfectamente al funcionamiento motor. Con el sistema tradicional de propulsión
por bombas rotativas con sus levas de accionamiento la presión y la inyección
están juntas pero con el common rail son independientes. La presión de
inyección es independiente del régimen del motor y del caudal de inyección.
El sistema sin
embargo no puede funcionar sin control electrónico que programe el momento de
inyección, la presión, etc. Una electroválvula permite las inyecciones sobre
cada cilindro y en cada ciclo.
Common rail frente a inyección convencional
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| Motor Sisu (grupo AGCO) en el banco de pruebas |
En los tractores
con sistema convencional de inyección (bomba rotativa o en línea) la presión y
la dosificación del gasóleo, al igual que la distribución, van relacionados.
Esto que es simple y sobre todo es la única forma posible de conseguirlo con
sistemas 100 % mecánicos tiene inconvenientes pues se entiende que la presión
de inyección será más alta cuanto mayor sean las revoluciones, la presión de
inyección no es homogénea durante el tiempo de apertura del inyector.
Por todo ello en un
motor convencional un caudal de inyección pequeño se inyecta con presión más
baja impidiendo que el motor a bajo régimen desarrolle todo su potencial
penalizando por ejemplo a los conductores que les gusta “no acelerar” el motor.
Con el "Common
Rail" la presión es independiente de la dosificación y de la inyección de
combustible: presión de inyección constante e independiente del número de
vueltas a la que gire el motor. Pero es que además el sistema common rail es
mucho más flexible y se puede estar regulando constantemente el retraso o
avance de la inyección originando motores mucho más elásticos.
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| Motor Common Rail |
PARTES DE UN SISTEMA COMMON RAIL
Ante todo un sistema
common rail consta de una pieza que hace de reservorio de gasóleo a muy alta
presión y luego un conjunto de sensores que mandan las informaciones recogidas
a la Unidad de Control Electrónico (UCE) que es el cerebro del sistema y quien
ordena a los inyectores cuando, como y cuantas inyecciones hacer. Es decir, la
UCE (ECU en sus siglas inglesas) entiende lo que quiere el conductor (lo hace a
través del sensor de posición del pedal del acelerador)
Los sensores
“normales” que se usan en el sistema son:
- Sensor de revoluciones del cigüeñal (hay sistemas que sólo tienen uno, pero otros sistemas también llevan un sensor de revoluciones del árbol de levas porque así se determina el orden de encendido o la fase de cada cilindro)
- Sensor medidor de masa de aire: adapta la combustión conforme al software diseñado para controlar las emisiones de humos
- Potenciómetro de posición del pedal del acelerador: con esta señal se interpreta la solicitud de par motor
- Sensor de presión de sobrealimentación del colector de admisión del turbo
- Sensor de presión del reservorio (rail)
- Sensor de temperatura del liquido refrigerante: es importante controlar la temperatura porque si es baja y el motor está frío la UCE adapta la inyección para este régimen provisional
- Puede haber otros como sensor de temperatura de aire de admisión…
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| Sistema Multijet |
Todos envían las
señales recibidas en código binario a través de líneas de datos a la UCE que es
la que influye sobre el motor, controlando y regulando la inyección del
combustible en el momento preciso y con la presión y el caudal óptimo lo cual
consigue reducir el consumo pero también las emisiones de humos.
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| Conexión de datos ISObus Massey Fergusson |
Los modernos
motores utilizan sistemas de transmisión de datos CANbus que permite el
intercambio de datos con otros sistemas electrónicos del vehículo (ASR, control
electrónico del cambio…) o fuera del vehículo (empacadora, sembradora…
