Inyección directa

Como vimos en el artículo inyección directa e indirecta de combustible, el sistema de alimentación de combustible por inyección en la cámara va en crecimiento en los diseños de los autos hoy en día. Para la implementación del sistema se valen de diferentes diseños en la cabeza del pistón que le permite estratificar la mezcla y lograr que esta se inflame de la forma adecuada y para el control de las emisiones se requiere de un catalizador especial para acumular los NOx que se producen por las altas relaciones de compresión.

Los motores de gasolina han avanzado en sus características. Se ha reducido el cilindraje y se ha optimizado el rendimiento del motor y el consumo de combustible, aumentando la potencia y el torque. En motores de gasolina cada vez se incorpora mas el uso de turbo cargadores y esta motorización acompañada de sistemas de distribución variable y el uso de la inyección directa, se consigue mejorar todos estos aspectos.

La inyección directa permite una mezcla estratificada sin hacer uso excesivo del acelerador, una mezcla rica cerca de la bujía y pobre lejos de ella. Esto provoca que se utilice una mezcla homogénea.

Gracias a la forma del pistón y de la cámara no es necesario inyectar combustible en el momento que se abre la válvula, momento en el cual existe cruce valvular con la de escape. Se puede formar una mezcla estratificada que no tenga problemas de combustión inyectando el combustible cuando la válvula de escape ya se ha cerrado. Es decir, la inyección directa y una estudiada distribución variable permiten sacar un mayor partido de la situación del cruce de válvulas en motores de gasolina.

Funcionamiento

Es la inyección del combustible en la cámara de combustión, ya no se hace en el colector de admisión. La cabeza del pistón trae una forma específica que dirige el combustible hacia la bujía. En el momento en que sale el arco voltaico de la bujía empieza a generarse la combustión.

Hay algo fundamental en la inyección directa que es la sincronización que existe entre la apertura de válvulas, la inyección de combustible y la posición del pistón, esto se realiza a través del computador.

El aire ingresa a través del colector de admisión, cuando ingresa a la cámara se producen unas turbulencias de aire que le permiten mezclarse cuando el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión, mediante inyectores de alta presión, la carga de los cilindros se regula según la situación de circulación. Con una carga homogénea de aire combustible  llena uniformemente la cámara de combustión.

Hablamos entonces de dos tipos de carga de acuerdo a la exigencia del motor, una carga parcial y una carga total. La carga total tiene las mismas características de la inyección convencional, en la carga parcial es donde se han hecho los diferentes análisis a fin de ubicar correctamente la bujía, una duración ideal de la chispa, el momento en el que debe saltar y demás datos para optimizar el comienzo en una inyección tardía.

inyeccion directa

 

Carga o inyección parcial

De esta forma la nube de mezcla se forma en torno a la bujía de encendido, generando una mezcla rica cerca de la bujía y una mezcla pobre en el resto de la cámara. Esto se consigue mediante la inyección tardía del combustible, incluso cuando el pistón esta en punto muerto superior.

Para conseguir una ignición correcta en estas condiciones muchos de los sistemas de inyección directa propuestos hasta el momento colocan la bujía en las proximidades del inyector, lo que genera nuevos problemas de fallo en la ignición por el impacto del combustible en los electrodos de la bujía.

Carga o inyección  total

El motor opera en condiciones de plena carga o incluso ricas para mejorar las prestaciones del motor. Si se utiliza una mezcla estratificada  se genera hollín en la zona rica, se necesita el suficiente exceso de aire para quemar el hollín, para este caso la mezcla debe ser estequiométrica, esto se logra con la inyección temprana (en el momento descendente del pistón) que será de mayor duración.

Circuito de inyección directa

  1. Imagen circuito
  2. Medidor de la masa de aire por película caliente y sensor de temperatura del aire aspirado.
  3. Sensor de presión en el colector de admisión.
  4. Circuito de mando para las válvulas tipo chapaleta en el colector de admisión. (Membrana neumática encargada de posicionar las chapaletas, pilotada electrónicamente)
  5. Electroválvula de recirculación de gases de escape. (Válvula EGR)
  6. Sensor de presión para servofreno.
  7. Unidad de mando de la mariposa. (TPS)
  8. Depósito de carbón activo. (Canister)
  9. Unidad de control para Motronic.

circuito-inyeccion-directa

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