CONOCIENDO EL COMMON RAIL

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?

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

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

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.

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



Sistema Multijet

• 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…

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.

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…