Diagnóstico y mantenimiento de motores con inyección directa de gasoil CR tipo BlueHDi: problemas de mantenimiento

La familia de motores franceses con la designación HDI se ha vuelto muy popular en los últimos años. En parte, por el uso que le dan muchas empresas, y no solo las francesas. Los motores 1.6 HDI y 2.0 HDI se utilizaban típicamente en turismos. A raíz del plan mundial para implementar normas de emisiones de escape, la compañía francesa, como todas las demás fabricantes de automóviles, tuvo que responder con una tecnología que cumpliese con los estrictos requisitos de aprobación previstos. La respuesta francesa vino en forma de una nueva generación de motores, “BlueHDi”, con capacidades de 1.5, 1.6, 2.0 y 2.2 [l].  

Los motores 1.5 y 1.6 BlueHDi utilizan el sistema de inyección Common Rail de Bosch. El motor 1.6 está equipado con una bomba CP4S1, que funciona a una presión máxima de 180 MPa y es accionada por la correa de distribución de forma sincronizada 1:1. El correcto posicionamiento de la bomba durante la instalación se antoja crucial en este caso, por dos razones. En primer lugar, ayuda a reducir las pulsaciones de presión en el riel de inyección, al sincronizar la apertura de los inyectores con la carrera de compresión de la bomba. En segundo lugar, la unidad de bombeo de la bomba es de una sola sección y tiene una gran carrera del pistón. Por lo tanto, con una carga alta, hay saltos de tensión que deben compensarse con otra carga (por ejemplo, el sistema de distribución). Las cargas superpuestas sobre la correa provocan su desgaste prematuro y, en consecuencia, podría romperse. El acumulador de alta presión no tiene salida de combustible, y la estrategia de control de presión mediante la válvula dosificadora ZME (en alemán: Zumesseinheit) es característica de las bombas CP4S1 (sin control, la válvula dosificadora ZME se queda abierta). En las plataformas de información más populares, se puede encontrar un diagrama del sistema de combustible, apreciable en la figura que sigue a continuación. 

 Con esta configuración, por un fallo del circuito eléctrico abierto en la válvula dosificadora ZME, fue necesario recurrir a un bloqueo del arranque y a deshabilitar los inyectores. En los motores 1.6 HDI de anterior generación, equipados con una bomba CP1H, el funcionamiento era inverso. Es decir, con la tensión desconectada, la válvula dosificadora ZME se quedaba cerrada, provocando una caída de presión con el circuito de la válvula ZME abierto. El sistema de baja presión está alimentado por una bomba de combustible eléctrica ubicada en el tanque, mientras que la presión de precarga de 3,5 a 4,1 bar la regula una válvula de seguridad ubicada en la bomba de alta presión. La medición de la presión de precarga puede llevarse a cabo con una herramienta de escaneo, empleando el parámetro del sensor montado en el circuito entre el filtro y la bomba.

Se utiliza un principio de funcionamiento ligeramente diferente en los motores 1.5 BlueHDi, que están preparados para futuras normas de emisiones y acabarán reemplazando a la unidad 1.6. En este motor se utiliza la bomba de alta presión CP4S1 de última generación en el sistema de combustible, con una función denominada eSV (en alemán: elektrisches Saugventil). En los motores VW y Renault también se puede encontrar una solución similar. Aunque el sistema de baja presión no es demasiado diferente, sí que existen modificaciones significativas en el sistema de alta presión.  

Como se puede ver en la Figura 2, la bomba eSV no tiene la típica válvula dosificadora ZME; se ha sustituido por una electroválvula de aspiración situada en la parte superior del cilindro de la bomba. A diferencia de la válvula ZME, que estrangulaba el flujo de combustible, la válvula eSV se abre de forma mecánica y el controlador del motor puede cerrarla en cualquier momento. En la carrera de admisión, el combustible fluye hacia adentro y, en la carrera de compresión, lo hace hacia afuera. La alta presión se genera solo al cerrar la eSV en la fase final de la compresión, pero el ángulo de su cierre determina el caudal de la bomba. Esta solución hace que sea necesario sincronizar con precisión la bomba con el sistema de distribución, y una instalación incorrecta provocará un consumo de combustible demasiado bajo o nulo. Otro cambio tiene que ver con el riel de inyección, que en esta versión está equipado con una válvula de drenaje PLV (válvula de presión limitada) ubicada en su extremo. La válvula PLV sirve aquí como protección mecánica contra una presión demasiado alta.

Al probar este sistema de combustible, tenga en cuenta que puede haber riesgo potencial de fuga, no solo en los inyectores, sino también en el acumulador de presión. En las primeras versiones de los motores 1.5 BlueHDi se utilizaban inyectores de válvula de borde CRI2-20 que funcionan a una presión máxima de 2000 bar, mientras que las últimas soluciones utilizan inyectores CRI2-22 que funcionan a una presión de 2200 bar. Los inyectores de este tipo se caracterizan por su gran resistencia a las fugas y una elevada eficiencia hidráulica, por lo que los desbordamientos durante las pruebas de ralentí no superan los 5 ml/min. Las posibles fugas resultantes del funcionamiento se compensan con el caudal de la bomba. La ventaja de la bomba tipo eSV reside en su capacidad de establecer el ángulo de compresión exacto por la sección de bombeo, que se regula y se fija en el momento de abrir el inyector. La señal de la válvula eSV se registra en relación con las RPM del motor y es el ciclo de trabajo lo que determina el flujo. Con cargas ligeras, el ordenador puede manipular el uso de la leva de la bomba, reduciendo la pulsación de las cargas de la correa de distribución.  

Los motores 2.0 y 2.2 Blue HDI utilizan un sistema de combustible de Delphi Technologies. A este sistema lo alimenta una bomba de combustible eléctrica integrada en el módulo del depósito y una válvula de control integrada que mantiene la presión en el sistema entre 4,5 y 5,5 bar. Al igual que con los motores más pequeños, también hay un sensor de temperatura y presión del combustible en el circuito de baja presión que se ubica tras el filtro. En las plataformas de información más populares, podemos encontrar un diagrama de este sistema de combustible (figura 5).  

La posición de montaje del sensor de temperatura del combustible se justifica por el hecho de que, en este sistema, el combustible se calienta con un calentador eléctrico ubicado en el filtro de combustible. El sistema de alta presión está equipado con una válvula PLV, diseñada para limitar la presión en el riel CR a un valor de 2250 bar. Dada la falta de una válvula eléctrica en el acumulador, la reducción de presión de alta a baja se tiene que llevar a cabo aquí por el principio de “digestión de presión por inyectores”, algo típico de los sistemas Delphi.

La bomba de alta presión de Delphi Technologies también se fabrica como una sola sección y el caudal variable se regula mediante una válvula dosificadora, en este caso la IMV (válvula dosificadora de entrada). La electroválvula es la responsable de la salida de la bomba, por lo que, en caso de producirse un fallo de regulación de presión incorrecta, podemos identificarla en primer lugar como posible causa. Hay un material de filtrado en la electroválvula, por lo que después de quitarlo, se debería comprobar que no queden limaduras u otras impurezas en el sistema. Una presencia importante de virutas puede significar que estamos ante un fallo grave de la bomba, consistente en el desgaste de la leva y el rodillo guía de la bomba. De producirse esta situación, todo el sistema de combustible estará contaminado, incluidos el acumulador y los inyectores, por lo que habría que llevar a cabo una limpieza y una revisión, además de reemplazar la bomba de alta presión.     

En los motores 2.0 y 2.2 BlueHDi, la bomba no es accionada por la correa de distribución, sino por un engranaje impulsor (multiplicador) accionado por el árbol de levas de escape. La transmisión utilizada duplica las RPM, dando como resultado que la velocidad de la bomba coincida con la del motor. La relación de transmisión es importante debido a la sincronización de la compresión de la bomba con los inyectores, como ya se ha detallado.  

En este punto, se ha de prestar atención a la correcta instalación de la bomba, ya que los picos de carga repentinos que pueden recaer en los rodillos de carga podrían dañar el módulo multiplicador o provocar daños en la correa de distribución. El correcto posicionamiento de la bomba durante su instalación solo puede lograrse siguiendo el procedimiento de instalación adecuado. Hay una marca en forma de punto en el piñón de la bomba, que debe alinearse con la marca en la carcasa, tal y como se muestra en la figura 9. Al insertar la bomba, el motor debe estar en la posición de instalación de la bomba y no en la posición de instalación de la correa de distribución. Este ajuste se puede lograr quitando los bloqueos de sincronización y girando el motor aproximadamente 50° más allá del punto muerto superior (TDC). Tenga en cuenta el bloqueo del piñón del árbol de levas que tiene dos orificios de bloqueo a 8 mm y 6 mm. El bloqueo de 8 mm se utiliza para montar la correa y el de 6 mm para montar la bomba de alta presión (figura 10). Instalar la bomba con un bloqueo de 8 mm es una causa común de fallo prematuro en la correa de distribución. En la figura 8, la flecha muestra el tapón de inspección. En caso de que haya un tapón, significará que en esta versión hay un dispositivo automático compensador de holgura por resorte, por lo que antes de quitar la bomba, tendrá que desenroscarla e insertar ahí el pasador de bloqueo.     

¿Qué implica este procedimiento? La bomba DFP6.1 no tiene un bloqueo como en los motores 1.5 y 1.6. Por esta razón, ponerlo en el TDC del motor requeriría un ajuste a una posición específica donde el resorte de la unidad de bombeo haga presión contra la leva y gire el eje de la bomba. La instalación de la bomba sería muy complicada en este caso, por lo que los diseñadores han desarrollado un procedimiento para la instalación en la posición posterior al TDC del motor. Otro elemento importante al que se ha de prestar atención está relacionado con los inyectores. Al igual que con la bomba de alta presión, hay algunos detalles técnicos que se han de tener en cuenta al llevar a cabo el mantenimiento del sistema de inyección. La sustitución de los inyectores requiere un procedimiento específico de purga y arranque. Tras instalar los inyectores, atornillar las líneas de alta presión y conectar los rebosaderos, se recomienda ventilarlos creando presión en el riel de inyección, sin controlar los inyectores. Esto se puede lograr girando el motor de arranque varias veces en los conectores eléctricos desconectados de los inyectores. Antes de llevar a cabo esta opción, es recomendable hacer funcionar la bomba de combustible eléctrica varias veces con un punto de prueba de diagnóstico. Durante el funcionamiento de la bomba eléctrica, el combustible que sale del rebosadero de la bomba de alta presión crea una presión negativa en el circuito de retorno de los inyectores. Este efecto es de gran ayuda en la ventilación y es característico de este sistema de combustible, ya que el fabricante siempre ha empleado una boquilla Venturi en el circuito de retorno de la bomba e inyectores. En los motores BlueHDi con sistema Delphi, la boquilla se encuentra en el puerto de retorno de la bomba de alta presión. Una purga inadecuada puede provocar el atasco de las válvulas de los inyectores, lo que tendrá como consecuencia la imposibilidad de arrancar el motor o un funcionamiento irregular del mismo. La instalación y purga en sí no supone el final del procedimiento, porque, además, los inyectores deben codificarse (códigos de 20 caracteres) y, luego, calibrarse mientras se conduce. El proceso de calibración es automático y el controlador del motor lo lleva a cabo automáticamente después de codificar los inyectores. Para que se produzca, después de arrancar el motor, déjelo al ralentí hasta que se caliente, y luego haga una prueba de conducción utilizando el llamado “modo de freno del motor”. Los valores adaptativos se determinan a diferentes presiones, por ejemplo, 230, 400, 800, 1000, 1200, 1600 bar, y han de cumplirse las siguientes condiciones:

 

• temperatura del motor >70 °C
• temperatura del combustible >0 °C
• pedal del acelerador no presionado
• perfil de frenado del motor
• velocidad del vehículo >50 km/h

 

La función de auto-adaptación puede llevarse a cabo por completo después de conducir hasta 200–500 kilómetros.

En resumen, las estrictas normas medioambientales obligan a los fabricantes a modificar constantemente los actuales sistemas de control. El concepto y el principio de funcionamiento de los motores diésel más populares siguen siendo los mismos por norma general, pero las configuraciones del sistema de las generaciones posteriores difieren en determinados detalles. Los cambios continuos en los parámetros de funcionamiento, como, por ejemplo, la presión de inyección, el número de inyecciones por carrera del motor o la expansión de los sistemas de tratamiento de gases de escape, requieren cambios de diseño que pueden suponer un serio desafío para los talleres de reparación. La falta de conocimiento de las especificaciones, la configuración específica y las dependencias de los componentes individuales del sistema puede ocasionar enormes dificultades en el diagnóstico. 

Este artículo ofrece una selección de temas relacionados con la gama de motores de la serie BlueHDi que, en la práctica, ayudarán a los talleres a mejorar sus procesos de mantenimiento, diagnóstico y reparación de estas populares unidades de propulsión.