Por: Pablo Jorge Gualtieri
Con esta estrategia se pretende que los motores Diesel sean cada vez más potentes, más silenciosos y menos contaminantes, y que a su vez consuman menos combustible.
En los Diesel más modernos el chorro de gasoil puede alcanzar los 3.000 bar de presión.
Máquina de comprobación de los modernos equipos de inyección, de control enteramente computarizado.
Unidad de bomba-inyector (UIS)
Mayormente utilizado por VW para sus motores de automóviles y por muchos fabricantes de vehículos comerciales, este sistema integra a la bomba y al inyector en una sola unidad, y se instala directamente en la tapa de cilindros. Hay una unidad de inyector-bomba por cada cilindro y es accionada por el árbol de levas a la cabeza, a través de un balancín. De este modo se reemplaza a la bomba inyectora convencional de elementos en línea, a sus tuberías y a los inyectores por una unidad integrada de control eléctrico y gestión computarizada. Al observar las ilustraciones, podremos entender mejor las explicaciones que a continuación daremos. La unidad UIS se divide en las siguientes unidades funcionales: a) Generación de alta presión: los componentes principales de la generación de alta presión son el cuerpo de la bomba con su émbolo y el resorte; Electroválvula de alta presión: Este componente tiene la misión de determinar el momento de inyección y la duración de la misma, y está conectada al sistema de control electrónico del motor (EDC). Consta de una bobina, aguja de electroválvula, inducido, núcleo magnético y resorte de electroválvula; Inyector: Su misión es la de pulverizar y distribuir el combustible exactamente dosificado en la cámara de combustión y conforma así el desarrollo de la inyección. El inyector está adosado al cuerpo de la unidad UI mediante una tuerca de fijación.
Regulación electrónica Diesel EDC
El control electrónico moderno del motor Diesel permite una configuración exacta y diferenciada de las magnitudes de inyección. Únicamente así es posible cumplir que se plantean a un propulsor gasolero de reciente concepción. El sistema EDC se divide en tres bloques principales : “Sensores y transmisores de valor teórico”; “unidad de control” y “elementos actuadores”. Los primeros son elementos que detectan las condiciones de funcionamiento (por ejemplo, el régimen y la carga del motor) y valores teóricos (por ejemplo la posición del pedal del acelerador). Los sensores transforman magnitudes físicas en señales eléctricas. La unidad de control electrónico o CPU es la que procesa las informaciones de los sensores y transmisores de valores teóricos conforme a determinados procesos de cálculo matemáticos (algoritmos de cálculo). La misma activa los elementos actuadores mediante señales de salida eléctricas. La unidad de control viene a ser además la interfaz hacia los demás sistemas para el diagnóstico del vehículo. Por último, los elementos actuadores son los que transforman las señales eléctricas de salida de la unidad de control en magnitudes mecánicas (por ejemplo la electroválvula para la inyección o del imán del mecanismo actuador).
con las bombas integradas lateralmente en el motor brindan las ventajas de que no se necesita un nuevo diseño de tapa de cilindros, hay rigidez de accionamiento al no ser necesario el empleo de balancines y es más fácil prestarles servicio, ya que las bombas individuales se pueden desmontar con facilidad.
Dimensiones de la técnica
El mundo de la inyección Diesel es superlativo. Son más de mil millones de carreras de apertura y cierre a las que llega una aguja de inyector de un motor durante su “vida de inyección”. Asegura el sellado hasta los 2.600 bar, debiendo a su vez resistir bastante: -absorbe los impactos de apertura y cierre rápidos (en los automóviles sucede esto hasta 10.000 veces por minuto, en caso de haber inyecciones previas y posteriores). -resiste la presión y la temperatura que reinan en la cámara de combustión. Lo que rinden los inyectores modernos se puede apreciar mediante las comparaciones siguientes: -En la cámara de inyección reina una presión de hasta 2500 bar. Esta presión se produciría al colocarse un automóvil de clase superior sobre la punta de un dedo. -La duración de la inyección asciende a 1...2 milisegundos (ms). En un milisegundo una onda acústica consigue alejarse solamente unos 33 centímetros de su baffle (parlante). -Los caudales de inyección varían en los motores de automóviles entre 1 mm3 en la inyección previa
y 50 mm3 cuando el caudal es de plena carga. Un milímetro cúbico equivale a al volumen de media cabeza de alfiler. 350 mm3 dan una cantidad de 12 gotas de lluvia grandes (30 mm3 por gota).¡Esta cantidad os obligada a atravesar dentro de 2 milisegundos a unos 2000 km/h un orificio con menos de 0,25 mm2 de sección! -El juego que tiene la aguja del inyector dentro de su guía asciende a 0,002 mm (dos micrones). Un pelo humano es 30 veces más grueso (0,06 mm). El cumplimiento de todos estos altos rendimientos exige un “knowhow” (“saber cómo”) sumamente amplio en lo que a desarrollo, conocimientos de materiales, fabricación y metrología se refiere. Por ello hay pocos fabricantes de equipos de inyección Diesel en el mundo.
Presión de inyección
A medida que aumenta la presión de inyección se reduce por regla general la emisión de hollín. Con un comienzo de inyección avanzado el consumo de combustible es inferior que con un comienzo de inyección
Cables bowden para diferentes funciones del automóvil, como el comando de la mariposa del acelerador, freno de mano, caja de cambios y otros usos.
Comando por cable bowden la moderna transmisión mecánica Steptronic de control electrónico de BMW.
Moderna unidad Diesel de Renault de cuatro cilindros, con sistema de common-rail, del tipo DCi. retrasado. Si se aumenta la presión de inyección con el comienzo de inyección retrasado se puede reducir aún más el consumo ‒pero a su vez aumentarán las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), sumamente contaminantes. La presión de inyección es, por ello, junto con el comienzo de inyección y el índice de la retroalimentación de los gases de escape, una magnitud que ha de ser optimizada cuidadosamente. El consumo de combustible y la emisión de hollín por un lado, y la emisiones de NOx por el otro son magnitudes de evaluación en el margen de verificación. Entre estas magnitudes se tendrá que hallar un compromiso razonable. Esto sale a relucir si se efectúa un registro del consumo de combustible y del hollín en comparación con el NOx. En los Diesel de automóviles se requieren, en el margen elevado de la carga y régimen, unas presiones de inyección muy altas para que la potencia sea elevada, y bajo el consumo específico de combustible.
Desarrollo de la inyección
Bajo el concepto de desarrollo de la inyección se entiende el desarrollo temporal del flujo de masa de combustible durante la duración de la inyección. Para unas emisiones bajas de NOx y un ruido de combustión reducido es ventajosa una proporción pequeña de la cantidad inyectada durante el retardo del encendido. Una cantidad de inyección previa que es dosificada con precisión reduce considerablemente el ruido de la combustión. Del mismo modo se reduce con la inyección previa la emisión de NOx, y con cargas mayores también el consumo de combustible. Una inyección posterior bien pulverizada inmediatamente a continuación de la inyección principal puede reducir la emisión de hollín.
Medidas aplicables en el motor
La configuración de la cámara de combustión, la elección de la relación de compresión y del movimiento del aire influye en los resultados del motor con respecto a las emisiones y el consumo de combustible. La disposición de las válvulas en la técnica de cuatro válvulas por cilindro permite la disposición central de los inyectores en la culta y crea, de este modo, unas condiciones óptimas para la distribución uniforme de chorros en la cámara de combustión. Un turbocompresor por gases de escape con una geometría variable de la turbina permite más aire dentro de un amplio margen del campo característico de carga-régimen y reduce la contrapresión de los gases de escape. Por su parte, el enfriamiento del aire de sobrealimentación mediante el llamado intercooler, hace aumentar la potencia a la vez que se reduce el consumo y las emisiones.
Sistema de common-rail en un camión pesado del tipo tractor-semi, con motor turbo de 800 CV.