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Sistemas de inyección: Alta presión Sistemas de inyección: Alta presión

Sistemas de inyección: Alta presión

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Desde la imposición por Bruselas de las nuevas normas sobre emisiones, los fabricantes se han visto en la necesidad de desarrollar y evolucionar sus sistemas de inyección para cumplir sus exigencias y continuar siendo competitivos.

Sistemas de inyección: Alta presiónLa misión que debe cumplir el sistema de alimentación es la de distribuir la justa cantidad de gasoil en el momento preciso y a una presión adecuada para que la combustión sea completa y efectiva. Todo lo cual debe repetirse en cada admisión que realice cada uno de los cilindros que conforman el motor. En definitiva todo un reto de ingeniería para lograr iniciar la inyección en el instante preciso, variando el punto de inyección dependiendo del régimen del motor y las condiciones de la aceleración, pulverizar el combustible con la suficiente velocidad para facilitar la inflamación y repartir uniformemente las partículas de combustible en la cámara de combustión.

De forma muy básica, el sistema de alimentación está formado por una bomba que se encarga de que el combustible se desplace, pasando por una serie de filtros para evitar impurezas, del depósito hacia la bomba principal.

Sistemas de inyección: Alta presiónEsta bomba conocida como “de inyección”, se encarga de multiplicar la presión con la que viene el combustible. Es en este punto donde la evolución de la que hablábamos antes se hace más patente y son muchos los sistemas que se están utilizando en busca del suficiente aumento de presión con el que mejorar la combustión, algo imprescindible para reducir las emisiones sin que suponga un aumento de consumo.

Nos queda por nombrar uno de los actores principales, el inyector. Después de que la bomba inyectora se ha encargado de distribuir y aumentar la presión del flujo de combustible es el inyector quien aumenta más la tensión de inyección y gestiona la cantidad y el momento de insuflar el gasóleo para la combustión definitiva. Resaltar, que el diseño de la cámara de combustión y de la cabeza de los cilindros también juega un papel importante en el resultado final de la efectividad conseguida por cantidad determinada de combustible.

 

Common Rail

El “Common Rail” conocido en castellano como raíl o conducto común, es uno de los sistemas utilizados en los motores actuales para lograr alcanzar las exigentes normas de emisión de gases contaminantes. Con su eficaz funcionamiento se ha logrado un importante aumento de presión de inyección.

Con este sistema se acumula combustible a una determinada presión en el conducto común o rampa, para más adelante dosificar la cantidad necesaria a cada inyector utilizando gestores electrónicos. En la década de los 90, cuando aparecieron estos sistemas, se lograban presiones de hasta 1.400 bar.

Con esta primera generación del Common Rail se encontró un importante problema, el aumento de temperatura en los cilindros provocado por el aumento de presión. Esto no debería ser un problema de difícil solución, pero sí lo supuso el echo de que esta circunstancia provocó el aumento de NOx, uno de los parámetros controlados por las nuevas normativas.

Los técnicos encontraron la solución en la preinyección. Realizando pequeñas inyecciones anteriores a la principal se logra crear la condición adecuada de aumento progresivo de temperatura conteniéndose, por un lado, el aumento de emisiones y, por otro, la sonoridad del motor.

Hoy por hoy se están realizando hasta tres pequeñas inyecciones antes de la principal y después una inyección posterior a esta, con lo que se han logrado aumentos de presión que rondan los 1.700 bar.

Si a esto le sumamos el perfeccionamiento que están logrando los fabricantes en el diseño de los inyectores y la gestión electrónica del sistema de alimentación, alcanzamos como resultado los efectivos sistemas de inyección que se están utilizando en la actualidad y que siguen teniendo como base la tecnología del raíl común.

Sistemas de inyección: Alta presión

 

Inyectores bomba

Este es otro de los sistemas con los que algunos fabricantes están solventando el problema de la baja emisión de gases contaminantes con un consumo controlado. La función mecánica básica del inyector bomba parte de la succión directa del combustible hacia el inyector con la actuación de un balancín flotante accionado por una serie de levas suplementarias.

Con este método también se realiza la inyección en dos fases, aunque no tiene una fácil solución técnica y tiene muy limita la posibilidad de conseguir un número mayor de inyecciones previas. Al realizar la inyección principal, a plena carga de revoluciones, se pueden pasar de los 2.000 bar de presión. Como contrapartida no se logra una presión constante en toda la gama de revoluciones y al no poder realizar un número mayor de pequeñas inyecciones controladas previas se penaliza algo en sonoridad y vibraciones.

En posteriores evoluciones se han perfeccionado tanto estos mecanismos que en la actualidad se han desarrollado varios sistemas que utilizan como base el funcionamiento mecánico antes descrito. Esencialmente la diferencia entre los más utilizados está en el sistema que realiza el control de la cantidad de gasoil inyectado. De esta forma los hay que utilizan un mando hidráulico y los que lo hacen mediante un dispositivo electromecánico. Si comparamos la presión de inyección entre ambos sistemas, el hidráulico tiene una ventaja de 600 bares sobre el otro. Sin olvidar la buena disposición de este sistema para seguir aumentando su capacidad.

Sistemas de inyección: Alta presión

 

Otra diferencia entre estos dos sistemas es que, aunque ambos regulan el avance de los inyectores individualmente para cada cilindro, el que nos ofrece más presión utiliza un caudal de combustible separado para regular el inyector. Así, cada cilindro es accionado de forma similar a como lo hacen las válvulas de combustión o escape, es decir, el árbol de levas desplaza un empujador de rodillo que a su vez, mediante una varilla empujadora, acciona un balancín que es el encargado de situar los pistones en las posiciones correspondientes.
La cantidad de combustible que debe entrar en el inyector está dirigida por válvulas solenoides que permanecerán más o menos tiempo abiertas, dependiendo de las circunstancias de la conducción.

Esto depende del gestor electrónico. Para su correcta actuación, le llegan datos recogidos en los diferentes sensores que están distribuidos por todo el vehículo, así como los datos de conducción y de condiciones ambientales. Toda esta información es interpretada por el sistema y sobre la base de ella manda las ordenes oportunas a cada inyector bomba para que la combustión se realice de forma ajustada a cada etapa de la conducción. El sistema está preparado para mandar señales a cada cilindro de forma individualizada y ajustar el combustible a las necesidades de prácticamente cada segundo. Los principales componentes del sistema están situados en la parte fría del motor y protegidos con una robusta estructura de la suciedad, humedad y vibraciones.

Para finalizar sólo una reflexión, existe un buen número de fabricantes de componentes que no paran de innovar, y si a esto le añadimos las que cada constructor de camiones exige diferentes características en los productos, llegamos a la conclusión de que el desarrollo de estos sistemas ha sido inmenso, por lo que nuestra intención sólo ha sido la de describir algunos de las soluciones más utilizadas aunque no cabe duda de que el potencial de este sistema es tan amplio que tendremos que seguir hablando de novedades por mucho tiempo.

Sistemas de inyección: Alta presión

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Jose A. Maroto

Probador y Demo driver de la Revista Truck. Especialista en Formación del transporte y conducción. Piloto e instructor de aviones.

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