Gracias a la electrónica de hoy en día, son indiscutibles las ventajas de la inyección electrónica. Aparte de tener un mapa de inyección para todas las circunstancias de carga y régimen del motor, permite algunas técnicas como el corte de inyección para evitar que el motor se revolucione excesivamente al retener el vehículo con el motor o desacelerar, para aumentar la retención y evitar el gasto innecesario de combustible.
En los motores diésel el combustible debe estar más pulverizado porque se tiene que mezclar en un lapso menor para que el encendido del mismo sea completo. Un motor de gasolina tiene toda la carrera de admisión y la de compresión para mezclarse, en cambio un diésel solo parte de la de compresión y la de combustión; por ello necesita mayores presiones y para eso se han diseñado entre otros sistemas, el common-rail y el elemento bomba-inyector.
- Inyección directa en motores Diesel
Las constantes mejoras que vienen registrándose en el sistema de inyección de los motores Diesel han desembocado de momento en el llamado "Motor Diesel de Inyección Directa a alta presión". Esta es una nueva tecnología de origen europeo que ya se comercializa con excelentes resultados. En las versiones iniciales emplea un inyector operado directamente por un árbol de levas y situado sobre el centro de la cámara de combustión para inyectar el gasóleo o diesel uniformemente. La inyección es controlada por un dispositivo electrónico que consigue la máxima eficiencia del combustible. Estas características proporcionan al motor la rápida ignición al comienzo de combustión propia de los sistemas de inyección indirecta, así como la combustión a alta presión durante el período principal de propagación, característica de los sistemas de inyección directa.
En la anterior tecnología de los motores Diesel una bomba de inyección- distribuidor crea la presión necesaria para inyectar el gasóleo. Los nuevos TDI tienen un sistema de inyección innovador, en el que cada cilindro tiene su propia bomba integrada en el inyector (bomba inyectora). La presión actúa mecánicamente sobre levas adicionales incorporadas en el árbol de levas, lo cual supone una enorme ventaja: una muy alta presión de hasta 2050 bar es dirigida al orificio de salida de cada inyector (1000 bar era la presión normal). Esto proporciona gases de escape limpios y más rendimiento (115 PS en vez de 110 PS) y par (285 Nm en vez de 235 Nm). El sistema también mejora la atomización de gasóleo, que mejora la ignición, inhibiendo la combustión rápida al comienzo del ciclo de combustión, y reduciendo el ruido y las emisiones de NOx. El gasóleo se distribuye también más uniformemente, favoreciendo una combustión uniforme y mejorando el rendimiento.
Una nueva versión denominada "common rail" utiliza una sola bomba que envía gasóleo a cada inyector, a través de un conducto común, a 1350 bares de presión, en tanto que el tiempo de inyección se dosifica electrónicamente desde cada inyector. Esta presión se mantiene constante en el conducto por lo que la bomba no tiene que estar sincronizada con el motor. Esto puede causar un gasto energético considerable por lo que se soluciona con una bomba que trabaje a dos presiones diferentes en función del régimen del motor.
Estos motores suelen ir equipados con doble válvula para la admisión y el escape, que incrementa el volumen de aire que entra en los cilindros y disminuye la resistencia a la evacuación de gases en la fase de escape. Este diseño mejora el coeficiente de resistencia a la admisión-escape aproximadamente un 50 por ciento en comparación con la tecnología convencional de dos válvulas por pistón. El rendimiento resulta así mejorado, y los humos negros y partículas resultan disminuidos debido a que el gasóleo se quema en presencia de más aire. Los pistones son ahora especialmente ligeros y resistentes, al fabricarse con una nueva tecnología de compuesto de aluminio infiltrado de aire.
El sistema electrónico de inyección de combustible controla constantemente los cambios registrados en el funcionamiento del motor, incluyendo la posición del acelerador, carga y la velocidad de giro, para dosificar óptimamente la cantidad y tiempo de la inyección. El ruido y las emisiones de NOx se reducen en cualquier condición de carga del motor, debido a que el tiempo de inyección es retrasado en función de esta carga, resultando así mejorada la combustión del gasóleo y permitiendo incrementar la dosis de gasóleo en cada inyección aún en condiciones de carga máxima, sin que resulten incrementados los humos negros.
El motor de inyección directa e ignición por compresión (CIDI) es el motor de combustión interna que se ha probado más eficiente y de momento es uno de los candidatos para equipar el sistema de propulsión de los vehículos del programa "Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV)" que pretende conseguir un vehículo con economía de combustible de hasta 3 l / 100 km. Las barreras técnicas importantes que presentan estos motores son las emisiones de partículas y óxidos de nitrógeno (NOx), así como su mayor costo en comparación con los motores de gasolina. Otras desventajas son su excesivo peso y complejidad, en tanto que su volumen tampoco es muy apropiado. Por el contrario parecen poseer la mejor eficiencia térmica probada hasta el momento en una planta motriz, lo que los hace candidatos para ser instalados en las plantas motrices híbridas.
- Inyección en motores de gasolina
Un motor Otto en general necesita de una mezcla aire y gasolina ajustada a 14.7 partes de aire por una de gasolina, mezclas mas ricas se queman pero generan muchos hidrocarburos sin quemar y CO, como materias contaminantes.
Proporciones más altas de aire suelen generar fallos en la combustión por la no progresión del frente de llama dentro de la cámara.
Esta mezcla se realiza normalmente en el colector de admisión, realizándose de forma básica mediante el carburador, el cual básicamente es un tubo abierto en el colector comunicado con una cuba de nivel estable de combustible, el aire que atraviesa el colector aspirado por el cilindro succiona el combustible liquido ,vaporizándolo .Ya en los colectores el calor de estos termina de generar la vaporización total , por lo que la mezcla del mismo entra a la cámara dispuesta a ser encendida por la chispa de la bujía después del ciclo de compresión.
Esta simplificación debe contemplar varias particularidades que hacen su funcionamiento irregular en diversas circunstancias, esto se solventa con varios sistemas de funcionamiento dentro de lo que es un carburador.
a) El poco caudal de gases que entra a regímenes de ralentí es insuficiente para succionar suficiente gasolina y mezclarla convenientemente, de ahí que se precise un surtidor de ralentí después de la mariposa, ajustable en la riqueza de combustible mediante un tornillo
b) Cuando el flujo de gases pasa de ralentí a carga (o sea cuando se acelera) la respuesta del flujo de gases es inmediata, mientras que el combustible debe ser succionado por lo que genera un retraso que se manifiesta como una bajada inicial de la proporción de gasolina. Para evitarlo se añade una bomba pequeña en el mismo carburador, llamada de aceleración, que se acciona directamente por el acelerador, la cual añade en el momento de acelerar la gasolina necesaria para el cambio de modo de funcionamiento.
Esta vierte un chorro de gasolina por encima del la mariposa en el colector. Este sistema, un poco burdo será responsable por un lado de la rápida respuesta de los carburadores , y por otro del famoso ahogo de los coches cuando insistimos en acelerar continuamente en los arranques del motor , lo que da entrada a demasiada gasolina y una vez vaporizada no deja sitio para aire suficiente
c) Cuando el régimen aumenta la mayor densidad de la gasolina generaría un exceso de la misma por el tamaño del surtidor, para evitar este exceso se emplean emulsionadores, lo que hace es mezclar la gasolina que va a salir por el surtidor o difusor con aire para que su densidad sea menor.
d) Cuando hablamos de motores de muchos cilindros o mucha cilindrada, un solo surtidor no puede mezclar convenientemente la gasolina que se requiere a alto régimen, por lo que se emplean varios surtidores. Estos entran en funcionamiento según sea la demanda del acelerador. De esta forma hablaríamos de carburador de dos o más cuerpos, los cuales tienen aperturas diferenciadas, o sea a baja carga solo abren la mariposa de un cuerpo y es a partir de alta carga cuando abren los dos.
e) Como durante el funcionamiento en frío la gasolina se vaporiza muy mal, para conseguir que esta llegue a vaporizarse en cantidad suficiente que se pueda completar la combustión, se enriquece la mezcla.
Para ello se les dota a los carburadores de starter , el cual es una válvula de mariposa encima de la controlada por el acelerador, que genera un depresión mayor en el colector sacando mas gasolina del surtidor, su uso inadecuado cuando es manual y el motor se calienta, genera un exceso de gasolina que puede llegar a ahogar el motor.
Esto es a grandes rasgos como funciona un carburador de difusor fijo.
En los carburadores existe un tornillo de ralentí y otro llamado de riqueza de mezcla, estos gobiernan el caudal de aire que bypasea la mariposa para régimen de ralentí y la gasolina que saldrá por el surtidor de ralentí.
Aunque los carburadores, están todos en desuso, la existencia de muchos modelos en la calle hace interesante el conocerlos, ya que los sistemas actuales son una evolución de los mismos.
Sabiendo esto vamos a abordar los sistemas de inyección del mercado.
Es de notar que los sistemas de inyección son más caros de fabricar que los carburadores, aunque estos últimos son más difíciles de ajustar, siendo el mantenimiento más fácil de realizar en los sistemas de inyección que en los carburadores.
Esta dificultad de ajuste de los carburadores se justifica por la cantidad de sistemas o mecanismos que hemos visto llevan los carburadores, y su buen acoplamiento entre ellos para que funcionen correctamente en todo el rango de trabajo. Esta complejidad de ajuste queda muy mermada en cuanto a inyección se refiere, aquí salvo un sistema de arranque en frío que incluso en algunos sistemas tampoco es preciso, se deja todo el trabajo a los inyectores , ajustándose la apertura de los mismos para todo el rango de revoluciones y régimen de carga, incluso en el cambio de carga .
El suministro de combustible mediante una bomba a presión, no por succión como en el caso de los carburadores, evita ese retardo en el aporte de combustible frente a demanda, lo que no hace necesaria la bomba de aceleración, de manera que este sistema de alimentar el motor se va a perder ganándose en un menor consumo, y una menor contaminación por no existir gran cantidad de hidrocarburos sin quemar y de CO frente a CO2. Esto traerá consigo una desventaja, esa mayor respuesta a la solicitación que se notaba en modelos de carburadores va a verse difuminada en los sistemas de inyección, pero la mejor dosificación en todo el rango de carga hace mucho mas aprovechable el combustible notándose la mejora en un mayor régimen de funcionamiento con dosificación correcta, por lo que obtiene una mayor potencia que hace perdonar cualquier otra desventaja.
El sistema de inyección aporta otras ventajas:
1. Aprovechar la mayor temperatura de los colectores a la altura de la culata, para vaporizar toda la gasolina
2. Un mejor reparto a aquellos cilindros más alejados
3. Mejor control sobre la cantidad inyectada no dependiendo de la depresión generada en el colector
4. Reducciones de consumo por el corte de suministro en deceleración
5. Mejor generación de la mezcla en todo el régimen estirando el mismo más arriba con la consiguiente ganancia de potencia
En general un sistema de inyección de gasolina consta de:
MEDIDOR DE VOLUMEN, se hace necesario ya que no va a ser el volumen de aire el que succione la gasolina sino que se medirá y en función de ese valor se inyectara la gasolina adecuada.
INYECTORES, normalmente 1 por cilindro existiendo la posibilidad de montar uno extra para la inyección en frío.
CONTACTOR EN MARIPOSA indica la plena carga o el régimen de carga cero.
BOMBA DE GASOLINA, eléctrica situada normalmente junto al tanque.
FILTRO DE GASOLINA, elimina suciedad que obstruiría los inyectores.
ACUMULADOR DE PRESIÓN, puede montarse en aquellos sistemas que requieran un suministro muy preciso de la presión de alimentación.
SENSORES DE TEMPERATURA del motor.
REGULADOR DE PRESIÓN para o bien ajustar la presión de suministro o mantenerla dentro de un rango.
VÁLVULA ADICIONAL de aire que permite mantener el régimen de revoluciones ante cargas añadidas como aire acondicionado, alternador. También permite mantener un ralentí superior en frío cuando la marcha suele ser más irregular.
Esto básicamente es lo que constituye un sistema de inyección aunque como vamos a ver la forma o tipo de cada uno de ellos hace que estos componentes sean muy diferentes entre si, pero su función será similar y su defecto generara los mismos síntomas.
Sistemas de inyección relacionados con el encendido, disponen de captador de revoluciones, así como de posición del cilindro, aunque esto básicamente es para el encendido, también puede usarse para saber si un motor está reteniendo (altas revoluciones y bajos caudales) y cortar el suministro de combustible.
Los sistemas actuales pueden disponer de temperatura y presión del aire de suministro así como sondas lambda que analizan la cantidad de oxigeno en el escape, estos aparecerán mas adelante y explicaremos que hacen.
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