Educar Editores S.A.Coordinación editorial

Diagramación e ilustraciónAlvaro Cortés Guerrero

Buga, Agosto de 1.983Centro Agropecuario

Grupo de trabajoInstructoresSigifredo AyalaJuan de la Cruz SierraOscar Marino ParraJoaquin Mendoza

Mecánica Diesel

Volumen 22Inyectores hidráulicos

Tabla de Contenido

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Las características de tos motores de combustión interna de-penden en gran parte del buen funcionamiento de su equipo de inyección y en especial de sus inyectores. El máximo ren-dimiento de un motor Diesel solo puede obtenerse dosificando minuciosamente la cantidad de combustible para la combus-tión, que debe ser proporcional al esfuerzo requerido; además es preciso que cada inyección se realice en unas condiciones tales que el combustible pueda ser quemado totalmente las cuales el trabajador alumno deberá estar en capacidad de de-tectar y reparar satisfactoriamente

ObjetivODado los inyectores hidráulicos, los conocimientos técnicos, los equipos, herramientas y materiales el trabajador-alumno deberá reparar los inyectores hidráulicos.Se considera logrado el objetivo si:- Diagnostica por escrito o verbalmente fallas en los inyec-tores hidráulicos.- Describe por escrito el proceso de limpieza de los inyectores hidráulicos.- Describe por escrito el proceso de reparación o cambio de las partes de los inyectores hidráulicos.- Describe verbalmente los procesos de calibración de inyec-tores hidráulicos- Ejecuta la reparación de inyectores hidráulicos sin margen de error.- Cumple las normas de seguridad planteadas.- Deja su puesto de trabajo limpio y organizado.- Es solidario y respetuoso con sus compañeros.- Responde por sus actuaciones.- Demuestra estar comprometido con su trabajo.

intrOducción

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A. FINALIDAD DEL INYECTOREl motor diesel comprime el aire de admisión a tal grado que se eleva la temperatura hasta unos 550°C cuando la relación de compresión es de 16:1.

La mezcla de 20 partes en peso de aire por una de combusti-ble debe estimarse como promedio en un motor de aspiración natural.Esta mezcla para consumirse correctamente sin dejar humo visible, debe quedar íntimamente mezclado, para lo cual cada partícula de combustible se atomizará adecuadamente.Del grado de atomización de combustible y de la integración

o mezcla con el aire, depende la eficiencia de la combustión y su velocidad.El inyector debe realizar éstas funciones y por lo tanto de él depende lo correcto de la combustión. Una atomización exce-siva perjudica la penetración y una atomización incompleta desmejora la mezcla.

Para lograr buena combustión el inyector debe tener una ade-cuada presión de inyección, un número adecuado de orificios, un diámetro correcto de cada uno de ellos; una longitud del orificio que guarde relación con su diámetro.Además en forma independiente están estos otros facto-res: Presión de compresión, grado de turbulencia, y tipo de cámara.

En resumen, la buena combustión depende de la mezcla y ésta del inyector.

Los inyectores requieren especial cuidado por su elevada precisión.

1. EL INYECTOR

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Sintetizando el trabajo del inyector se resume:

1. Introducir la cámara una pequeña cantidad de combustible.

2. Pulverizarlo en pequeñas gotas.

3. Repartirlo en el aire de toda la cámara.

Chorros regulares de una tobera de agujeros.

B. UBICACIÓNEl inyector colocado en el centro de la culata puede proyec-tar el combustible en la cámara de inyección directa. En la indirecta puede localizarse en otras posiciones pero siempre sobre la culata.

Culata

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C. CLASIFICACIÓNLos inyectores se clasifican: 1. Por su funcionamiento:a. Abiertos.

Son aquellos en que la válvula de retención está antes de una cámara que termina en los orificios de atomización (están en desuso).

b. Cerrados.

Son aquellos en que la válvula obtura los orificios de atomiza-ción sin espacio muerto donde penetre el aire.

2. Por su accionamientoa. Hidráulicos:

Son aquellos en donde la apertura de la válvula o aguja se realiza cuando la presión del combustible es superior a la presión del resorte regulador que cierra la válvula al terminar la inyección.

Fase de funcionamiento de un inyector.

b. Mecánicos: Son aquellos en donde un resorte retira la aguja a manera de émbolo permitiendo la entrada de combustible a una copilla y luego una leva expulsa el combustible que admitió previamen-te medido por la bomba.

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4. Por la clase de espiga. Algunos inyectores en lugar de aguja cuentan con una espiga que controla un solo orificio también llamado tetón que puede ser cilíndrica o cónica.

Dentro de la categoría de inyectores de espiga, se encuen-tran los inyectores pintaux, cuya particularidad es que tiene un orificio calibrado además del orificio axial y sirve para facilitar el arranque.

3. Por el número de orificios y por su clase de aguja. Los inyectores hidráulicos se clasifican en:

a. Inyectores de un orificio.b. Inyectores de orificios múltiples.c. También pueden ser de aguja corta o de aguja larga.

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5. Enfriamiento.

Los inyectores normales se lubrican y enfrían con el propio combustible para lo cual es menester vigilar la temperatura de) combustible evitando un sobrecalentamiento de la tobera.Una tobera que se quema toma un color azul, cuando la válvu-la de la tobera se comienza a pegar presentando mucho humo, es necesario medir la temperatura del combustible.

Unos pocos inyectores cuentan con unos pasajes para hacer circular lubricante trío, que recorre una espiral en la punta de la tobera.

II. CoNStItUCIÓN deL INYECTOR

hIdráULICo. Los componentes básicos de un inyector se pueden agrupar en:

1. Tobera. Es la encargada de inyectar el combustible, atomizarlo y di-seminarlo por todo el aire, de acuerdo al tipo de cámara, al número de orificios y a la clase de válvula.

2. Mecanismo regulador de presión. Consiste en un tornillo y resorte que presionan sobre el vás-tago de la válvula para regular el valor de su alzada y con ello la presión de descarga.En algunos inyectores el tornillo de graduación es reempla-zado por suplementos colocados en el extremo del resorte.

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3. Sistema de rebose. Unos conductos taladrados, en el cuerpo del inyector permi-ten recolectar el combustible que se fuga por el huelgo entre la tobera y su aguja y que de paso lubrica y enfría la tobera.

Este huelgo no debe ser mayor de 0,0006 mm. Pues se escapa demasiado combustible debido a la elevada presión que posee.

4. Porta tobera. El soporte de la tobera con su tuerca es llamado portatobera, en él se encuentra el sistema regulador de presión y de rebose además de la conexión de entrada de combustible.

Cuenta con brida de orificios para pasar los tornillos o con una rosca para asegurarlo a la culata.

5. Tipos de toberas.Se tienen dos tipos: Toberas de varios orificios, DL - DLL. Son usadas en mo-tores de inyección directa y para repartir la inyección en la cámara los ejes de los orificios forman un ángulo amplio hasta de 1800C.

La presión de inyección es alta, de unos 300 Kg/cm2 para lograr una buena atomización sin perder la penetración ade-cuada.

Los orificios son de 0,05 mm. usando mayor número de orifi-cios cuando menor es su diámetro. Las toberas cortas se designan por DL y las más largas por DLL. Estas dimensiones solo sirven para ubicar con mayor facilidad el inyector en la culata. Cualquiera que sea su tamaño el huelgo entre el cuerpo de la tobera y su aguja es de 0,0006 mm ya que se escapa el combus-tible cuando hay, desgaste.

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Lectura de placas y toberas. Las casas fabricantes emplean una codificación con el objeto de identificar los diversos tipos de inyectores de combustible.

Un código se emplea para las toberas y otro para el porta-toberas, encontrándose estampado en la superficie plana del inyector.

Los inyectores corrientes se clasifican bajo la siguiente codificación:

TABLA I

Para responder a los diferentes tamaños de los inyectores, existen cinco clases y pueden identificarse mediante la tabla II

TABLA II

Letra indicativa País de origen Sin letra A B M N E

Alemania EE.UU. Inglaterra Francia Italia España

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Las toberas tienen impresa la nomenclatura explicativa de sus características así:

1° D = tobera

2° N = Espiga L = Aguja corta LL = Aguja larga

3° N2 = Cifra del valor angular del chorro.

4° R= 16mm S1l7 mm T 22 mm U 3º mm V 42mm

5° D = Efecto extrangulado

6 Referencia de fábrica

Ejemplos:

1. DL 120 S = D - Tobera L - de aguja corta 120- ángulo de chorro S - 17 mm de O

2. DLL 160 T = D - Tobera LL - de aguja larga 160 - ángulo del chorro T- 22- mm de O

3. DN45R=D-Tobera N-detetáno4s-ángulo del chorro R-16 mm de O

Las toberas de tetón son nomencladas con la sigla DN usadas en motores de inyección indirecta. Cámara de pre combustión, pre cámara o celdas de energía.

Usan presiones de descarga de 100 a 150 Kg./cm2El cuerpo de la tobera tiene su orificio de descarga en posición central, por donde sobresale la punta de la válvula de forma cónica o cilíndrica.

El pintaux tiene otro orificio lateral que se inicia en la cámara anular. Cuando la inyección es muy pequeña sólo habrá com-bustible para levantar muy poco la válvula pero suficiente para hacer una inyección lateral buena para las celdas de energía.

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III. FuNCIONAMIENTO DEL INYECTOR.

El combustible llega desde la bomba de inyección por el tubo de alta presión al racor de entrada. Sigue por el conducto del cuerpo hasta la cámara de la tobera, alrededor de su aguja.

El empuje del combustible contra la válvula, vence el resorte, levantándola de su asiento, permitiendo que el combustible fluya por los orificios donde se atomiza. El cono de combus-tible atomizado que se forma depende del eje de los orificios denominándose ángulo de inyección.

Toberas de un solo orificio

Unas pocas toberas de válvula de aguja son de un solo orifi-cio, por lo tanto pueden ser usadas en cámaras de forma espe-cial ubicándolas fuera de centro.

Al montar una tobera de esta clase en su portatobera se usa una guía de montaje, con el fin de ubicarla correctamente ha-ciendo que dispare su inyección en la dirección prevista, es decir sin estrellarse contra cualquier superficie no deseada.

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IV. FIjACIÓN de LOS INYECTORES

La fijación de los inyectores sobre la culata se efectúa general-mente con una brida que se apoya sobre el cuerpo del inyector y se mantiene con tornillos o espárragos. Hay otro, de fijación por brida en que ésta, es parte integral del cuerpo inyector.

El sistema de fijación por tuerca consiste en una tuerca hexa-gonal que gira libremente alrededor del cuerpo del inyector y que enrosca en la culata para hacer la fijación.

V. PULVerIzACIÓN DEL COMBuSTIBLE.

Por pulverización se define la división en pequeñas gotas del combustible. Esto es importante porque una gota se inflama superficialmente y su combustión total depende de su tamaño y velocidad pues al paso por el aire, éste le acarrea oxígeno al tiempo que le retira los gases inflamados. De no ser así, presentará gran retardo a la inflamación.

Gota de combustible moviéndose dentro de la cámara.

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VI. DAñOS DEL INYEC-tor hIdráULICo.1. Tobera con orificios tapados Los depósitos carbonosos o las partículas sólidas en sus-pensión en el combustible, pueden tapar los orificios de las toberas sobre todo los más pequeños.

Cuando una tobera se tapa totalmente ésta puede estallar o el sello de teflón se rompe anulando el funcionamiento de éste cilindro.

Si la obstrucción es parcial, es decir de uno o dos orificios, el combustible no es repartido en toda la cámara, desmejoran-do la mezcla, por exceso de atomización proceda a destapar los orificios.

2. Inyector hidráulico mal calibrado

Si un inyector tiene su resorte muy comprimido, la descarga de combustible se hará a una presión excesiva, lo que acarrea mucha atomización y mala penetración.

Si por el contrario, descarga a baja presión, entonces la pulve-rización es muy gruesa y su penetración es alta.

En ambos casos se presentan problemas ya que la mala pe-netración implica mala mezcla muy acentuada si el motor es de baja turbulencia.

Cuando la penetración es excesiva, la mezcla pierde combus-tible y además éste, al lavar el lubricante del cilindro, causa problemas de lubricación. Es de cuidado especial, calibrar a la presión justa recomendada por el fabricante del motor.

3. Sellos y juntas

Cuando la hermeticidad no se puede lograr con base en una buena planitud, se recurre a un sellamiento a prueba de esca-pes, presionando dos superficies, una de las cuales es maleable con el fin de conseguir que ésta se deforme y se adapte a la otra superficie eliminando los poros o ralladuras que de otra manera presentaría vías de escape.

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Se usan arandelas de cobre muy maleables con el fin de obtu-rar las partes que no pueden sellarse de otra manera.

1. PLANITuD1. Los portatoberas y las toberas

Presentan perfecta planitud o sea superficie. Llana sin aspere-zas las cuales se pulen con acabado de espejo con la ayuda de pomada esmeril, o lija de agua, apoyadas en un planímetro.

El abrasivo ha de ser fino para conseguir una superficie sin ralladuras apreciables.

2. Hermeticidad Cuando la planitud es buena, entre dos superficies, presentan un contacto adecuado para evitar el escape del combustible de poca viscosidad a pesar de las grandes presiones que soporta.

2. Goteo de LA VáLVULA de LA toBerA El sello defectuoso de la válvula ocasiona escapes antes y después de la inyección, escapes que no son atomizados.

Este goteo formará carbonilla rápidamente en la cámara, además de significar mayor consumo de combustible.

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El defecto puede ser por el desgaste de los asientos o simple- mente por lacas o cualquier sucio que permanezca adherido en su asiento.

3. EXCESIVO RETORNO O REBOSE DE COMBuSTIBLE

Cuando una tobera ha trabajado muchas horas o con un com-bustible de baja calidad se puede presentar un desgaste entre la aguja y su alojamiento en la tobera que normalmente es de 0.0006 m.m.Como usted comprenderá que el aumento de este huelgo pre-senta una vía fácil para que el combustible se fugue hacia el retorno disminuyendo la cantidad inyectada.Si el rebose es muy variado de una tobera a otra, se com-prenderá que unos cilindros ejercerán más esfuerzo que otros. En el caso de excesivo rebose debe reponerse por una tobera nueva.

4. TOBERA CON LA AGuJA PEGADA En los combustibles de baja calidad o contaminados, el calor produce transformaciones de sus componentes en: carbonilla, lacas y óxidos.

Las lacas se adhieren a las agujas de las toberas, anulan-do su movimiento como también lo hacen la oxidación o la corrosión.

Además, las deformaciones en las toberas, provocadas por re calentamiento o por excesivo ajuste de su tuerca o del inyector contra la culata.

Un tiempo prolongado del motor sin funcionar, es otra de las causas de agarrotamiento de las toberas.

El asentamiento con pomada es suficiente para evitar el pro-blema salvo que se requiera el cambio de tobera.

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5. TOBERAS CON ORIFICIOS DEFORMADOS

La oxidación o la corrosión pueden abrasionar los orificios de las toberas, pero es más común el daño causado cuando al tratar de destaparlos, usamos un alambre de mayor diámetro que el del orificio cuyo valor está de 0.05 m.m. a 0.55 m.m. Su mayor diámetro o su deformación permite esparcir el chorro irregularmente, lo que perjudica la mezcla, causa lavado del lubricante o forma depósitos de carbonilla. Sobra hablar de su cambio.

6. ALTuRA INCORRECTA DE LA TOBERAPara hacer hermeticidad entre la tobera y la culata, se usa arandela metálica. Al montar el inyector podemos incurrir en olvido de la arandela o que colocamos dos a un tiempo, también debemos remover el sucio o cualquier cuerpo extraño dentro del orificio de la culata. Como es natural, la punta de la tobera no quedará a la altura conveniente y sus chorros

pegarán contra la culata o contra la cabeza del pistón, forman-do depósitos de carbonilla y entorpeciendo la buena mezcla, ponga mayor cuidado pues también puede golpearse la tobera con el pistón.

7. GOTEO POR LA TuERCA DE LA TOBERA Una tuerca rajada o floja, presenta un sello deficiente entre la tobera y su cuerpo, por lo tanto se escapará el combustible, presentando aumento de costos y fugas de mal aspecto.

Cualquier ralladura o un cuerpo extraño en la cara de asenta-miento presentarán el mismo escape, siendo esto más frecuen-te. Para evitar el escape asiente las superficies de contacto.

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VII. LIMPIEZA DE LOS INYECTORES

1. Desmontaje:a. Desconecte los racores de los tubos de inyección.b. Desconecte y retire los tubos de retorno de combustible.

INYECTION TUBE NUT = Tuerca del tubo de inyección.SPILL TUBE = Tubo de retorno.

c. Afloje las tuercas de fijación o soportes del inyector y retírelo

2. DESARMADOa. Monte el inyector en la herramienta para desarmarlo si la hay, sino móntelo en una prensa de banco sin someterlo a mu-cho ajuste, con el extremo de la tobera hacia arriba.

b. Afloje la tuerca de la tobera y retírela.

c. Retire la tobera.

d. Retire el espaciador si lo hay, el asiento para el resorte, su-plementos de ajuste si los hay.

e. Tenga cuidado con la posición de los elementos durante el desarmado.

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Nozzle holder = cuerpo. Adjusting shim = Suplementos de ajuste. Nozzle spring =Resorte del inyector. Spring seat = Asiento del resorte. Spacer = Espaciador.Pm = Pasador.Nozzle needle = Aguja pulveriZadora.Nozzle assembly = To-bera.Retaining nut = Tuerca de la tobera.

3. Inspección

a. Limpie totalmente todos los elementos con A.C.P.M.b. Si la aguja pulverizadora está dañada, despuntada; reem-plazar la tobera.c. Si la aguja pulverizadora está excesivamente de color azul, reemplace la tobera.d. Observe el área de asentamiento de la tuerca de la tobera, si esta corroída o dañada reemplácela.e. Observe el resorte y verifique longitud, si esta torcido, si es así cámbielo.

4. Limpiezaa. Limpie los componentes del inyector con un conjunto de limpieza para inyectores.

b. Las partes que deben ser límpidas son indicadas en la Figura.

Nozzle holder = Cuerpo del inyector. Adjusting shim = Suple-mentos de ajuste. Nozzle spring = Resorte del inyector. Spring seat = Asiento de resorte Spacer = Espaciador. Nozzle needle = Aguja Pulverizadora. Nozzle assembly = Tobera. Retaining nut = Fuera de la tobera.

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c. Remueve con el cepillo de cerdas de bronce el carbón exte-rior del cuerpo de la tobera.

d. Limpie el asiento de la aguja pulverizadora con la herra-mienta apropiada.

e. Limpie los orificios de pulverización de la tobera seleccio-nando el diámetro apropiado del alambre.

f. Descarbone la punta de la aguja pulverizadora. Utilizando la herramienta adecuada (piedra de grano fino).

g. Verifique la aguja en el orificio de la tobera. Coloque la aguja en el orificio de la tobera y ésta deberá caer dentro del cuerpo muy suavemente por su propio peso.

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6. Para la armada. Repita los pasos observados durante el desmontaje en orden inverso. Ajuste la tuerca de la tobera al troqué, especificado por el fabricante en el manual de servicio.

Precaución:Cuando use el probador de inyectores tenga cuidado que el combustible a alta presión no haga contacto con su mano o cuerpo y asegúrese de protegerse los ojos con gafas.

VIII. Calibración de inyectores.

1. Para realizar la calibración del inyector, se puede hacer de dos métodos.

a. Con tornillo de graduación:

Consta de un tornillo que al ajustarlo, hace contacto con el resorte, presionándolo contra el vástago que empuja la aguja contra su asiento, lo que hace que aumente la presión del com-bustible al salir por los orificios.

Al aflojarlos la fuerza del resorte contra el vástago, cede, dis-minuyendo la presión del combustible al salir, y una contra-tuerca encargada de fijar el tornillo para que no se descilabre el inyector.

Inyector con regulación a tornillo

b. Con suplementos calibrados. Para realizar el calibre con arandelas calibradas. Se debe poseer un buen surtido de estos en diferentes medidas en su espesor. Generalmente vienen en centésimas de milímetro y en milésimas de pulg. Con este método es un poco dispendioso el calibre pues, se deben colocar arandelas en el inyector y comprobar cada vez que se cambian. Colocando arandelas aumenta la presión qui-tando, disminuye.

Inyector con regulación por medio de arandelas.

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2. Calibración del inyector1. Instale el inyector al probador de inyector y elimine el aire aflojando la tuerca del tubo de alta presión.

2. Bombee lentamente (una vez por segundo) y observe el manómetro.

3. Lea la presión en el manómetro justo cuando el inyector pulveriza y regúlelo si es necesario a la presión de inyección recomendada por el fabricante en el manual de servicio.

3. Prueba de goteo

1. Mantenga la presión (entre 120 y 250 psi) por debajo de la presión de inyección.

2. Observe que no haya goteo en la punta pulverizadora o alrededor del cuerpo.

3. Si hay goteo, límpiela y dele asentamiento, si el goteo conti-núa reemplace la tobera.

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4. PrUeBA de LA PULVerIzACIÓN

1. Mueva la palanca de bombeo de 4 a 6 veces por segundo o más.

2. Observe la pulverización.

3. Si la pulverización no es correcta, limpie la tobera. Si no mejora cambie la tobera.

Medidas de presiónLa presión de inyección es importante ya que se requiere un valor tal que levante la válvula venciendo un resorte.Cuando comienza la inyección, el combustible debe encontrar oposición en los orificios para mantener abierta la válvula y lograr la atomización.

Cuando la velocidad del motor es baja el combustible también tiene una baja velocidad lo que da lugar a que la presión tienda a caer por lo que la válvula desciende obstruyendo la salida y elevando la presión.

Así se puede repetir una oscilación de la aguja con su carac-terístico cric. (Sonido).

La presión no debe excederse por encima de la normal por presentar exceso de atomización desmejorando la mezcla y la penetración.

Los manómetros de los problemas veamos algunas equiva-lencias:

1 K/cm2 = 14.2 lb. /puIg2= 1,033 Kg./cm21 ATM = 760 mm. columna de mercurio.1 ATM = 14,7 lb./puIg21 ATM = 10,033 m. columna de agua.1 BAR = 0.98 ATM.1 KPa= 10 Newtom/m21 SAR = 100 KPa.1 BAR = 1Q Pa.

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VOCABuLARIO TÉCNICO

PULVERIZAR: Atomizar.REPARTIR: Distribuir.VALVULA: Aguja pulverizadora. (Nozzle needie).ESPIGA: TetónTOBERA: Punta pulverizadora.HERMETICIDAD: Sellamiento.RETORNO: Rebose.INYECTION TUBE NUT: Tuerca del tubo de inyección = Racor.SPILL TUBE: Tubo de retorno.NOZZLE HOLDER: Cuerpo - porta tobera.ADJUSTING SHIM: Suplementos de ajuste.NOZZLE SPRING: Resorte del inyector.SPRING SEAT: Asiento del resorte.SPACER: Espaciador.PIN: Pasador.NOZZLE NEEDLE: Aguja - punta pulverizadora. Válvula.NOZZLE ASSEMBLY: Tobera.RETAINING NUT: Tuerca de la tobera.CLEANING AREA: Área de limpieza.GOOD: Bueno.NO GOOD: Malo.WRONG: Mal.KPa: Kilopascal.

BIBLIoGrAFÍA

COLECCIONES BASICAS SENA, Subdirección Técnica Pedagógica.FUNDAMENTOS DE TECNICA APLICADA, Motores John Deere 1.968.MESUY MARCELO, MANUAL DE INYECCION DIESEL, Ed. Alsina Buenos Aires 1 .970 Quinta Edición.TALBOLDT. WILLIAN K. , Manual de reparaciones Ed. Lineal / CleworthConnetticut USA 1.977 2a. Edición.

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