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Evolución de la inyección electrónica
La inyección electrónica se desarrolló para aumentar el rendimiento del motor de gasolina, especialmente su respuesta mejorando el consumo.
Cuando las normas anticontaminación comenzaron a ser más estrictas la inyección electrónica evolucionó con el objetivo de reducir la contaminación, controlado con más precisión la inyección y añadiendo complementos de limpieza de gases en el escape.
Esta es la evolución de la inyección electrónica de gasolina para disminuir la contaminación.
Inyección monopunto IM
Imagen 12.21
Se sustituye el carburador por un único inyector IM en el colector de admisión Ca después del filtro de aire Fa, es la inyección monopunto.
Cuando el calculador de inyección Ci lo determina se produce la inyección de gasolina en el colector, que ha de repartirse entre todos los cilindros.
La inyección se va repitiendo con ciclos de apertura y cierre con duración adaptada a las necesidades del motor.
El control electrónico mantiene el dosado cerca del ideal de 15, pero el recorrido desde el inyector a las válvulas de admisión es diferente, no llegando la misma cantidad de gasolina a todas las cámaras de combustión alterando el dosado.
Además, el largo tramo de los colectores que recorre la gasolina produce condensación con el motor frío, y cuando esta gasolina entra a los cilindros altera el dosado y parte cae al cárter diluyéndose en el aceite, aunque menos que con carburador.
Inyección multipunto simultánea ISIM
Imagen 12.22
Hay un inyector para cada cilindro en el colector de admisión e inyectan todos a la vez, simultáneamente, cuando lo determina el calculador electrónico Ci.
Están situados los inyectores muy cerca de las válvulas de admisión, lo que reduce la condensación de gasolina con el motor frío.
La aportación de gasolina en la entrada de admisión permite que se mantenga con más precisión el dosado, beneficiando la duración del catalizador.
En aceleraciones bruscas al inyectarse la misma cantidad de gasolina en todos los cilindros se altera puntualmente el dosado hasta que las RPM se estabilizan.
Si se conduce habitualmente con suavidad este efecto no altera demasiado el dosado medio, pero si se acelera bastante y con frecuencia si se producirán alteraciones de dosado.
Un mejor control de la inyección permite más duración del aceite del motor.
Inyección multipunto secuencial ISEC
Imagen 12.23
Con un inyector para cada cilindro en el colector de admisión se modifica su gestión electrónica; el calculador Ci controla cada uno independientemente, de forma que la gasolina que cada uno aporta será la justa y en el momento exacto para las condiciones de funcionamiento del motor en ese instante, para mantener el dosado lo más estrictamente posible en el valor ideal de 15, incluso en aceleraciones.
Se logran excelentes resultados para que el catalizador y aceite del motor tengan la máxima duración.
En caso de aceleración a fondo el calculador suele autorizar puntualmente el dosado de máxima potencia (12) para superar una situación de emergencia.
Cuando sucede esto funciona el calculador en bucle abierto, es decir prescinde de la información de la sonda lambda.
Del acelerador mecánico al electrónico
La inyección del motor de la imagen 12.24 es monopunto y la del 12.25 multipunto.
Es en aceleraciones bruscas cuando resulta más difícil controlar el dosado y en consecuencia los gases contaminantes emitidos por el motor.
Durante la evolución de la inyección electrónica se sustituye el accionamiento mecánico de la mariposa de gases desde el pedal del acelerador 12.24, por control electrónico con un motor 12.25.
El pedal da la señal de movimiento al calculador que acciona un motor eléctrico para actuar sobre la mariposa.
Así se amortiguan las aceleraciones reduciendo la contaminación.
Se puede apreciar cierta disminución de la respuesta al acelerador.
En algunos automóviles se incluye un mando para seleccionar la progresividad de actuación de la mariposa y así la respuesta del motor.
Con la evolución de las normas anticontaminación, manteniendo el dosado 15 y la progresividad de aceleración se resienten las prestaciones del automóvil, haría falta acelerar más rápido y a fondo con lo que se incrementa el consumo, incluso utilizar más frecuentemente y a más RPM las relaciones cortas de la caja de cambios.
A todo esto se añade la tendencia a reducir el tamaño de los motores para disminuir la contaminación (“down size”).
Para compensar estas carencias prestacionales se suele incorporar, casi como un elemento más, la sobrealimentación y con más frecuencia mediante turbocompresor (capítulo 15).
2ª sonda de oxígeno o lambda
Cuando el catalizador llega al fin de su vida útil el automóvil puede seguir circulando, pero contamina hasta que se detecte por alguna revisión o al pasar la ITV.
Para evitar la circulación contaminado se añade una segunda sonda lambda a la salida del catalizador, que detecta si hay contaminación mantenida informando al calculador para que encienda el testigo de fallo, se ve en el motor 12.25.
Como en aceleraciones bruscas el calculador autoriza dosados puntualmente más ricos la 2ª sonda lambda lo detectaría, pero solamente lo tiene en cuenta el calculador si se mantiene durante demasiado tiempo seguido el dosado más rico o se han acumulado secuencias lo suficientemente largas para deducir algún fallo o desgaste en algún componente.
Puede incluso ir el calculador reduciendo las prestaciones del motor.
Inyección indirecta y directa
Los inyectores se identifican de diversas formas; por su sistema de accionamiento (mecánico, electrónico, …), frecuencia de actuación (continua o discontinua) y situación en el motor (antes o después de la válvula de admisión).
Si la inyección es indirecta o directa indica la situación de los inyectores con relación a la cámara de explosión, con la válvula de admisión como “frontera”.
Inyección indirecta, imagen12.26
- Los inyectores están en el colector de admisión, antes de la válvula correspondiente.
- Entra mezcla a los cilindros en admisión.
Inyección directa lateral, imagen12.27
- Los inyectores están en el interior de la cámara de explosión, después de la válvula de admisión, situados oblicuos con relación al cilindro, laterales o tangenciales.
- En admisión entra solamente aire al motor.
- Se puede inyectar la gasolina durante la admisión o en compresión según el funcionamiento del motor.
Inyección directa sobre el pistón, imagen 12.28
- El inyector está en la parte alta de la cámara de explosión, después de la válvula de admisión, y los chorros de gasolina finamente pulverizada inciden en las proximidades de chispa de las bujías.
- Se puede lograr quemar una mezcla con dosado 15 en la parte central de la cámara de combustión, habiendo más aire en el resto del cilindro.
- El dosado resultante contando con el aire que no interviene en la explosión puede ser bastante pobre, con dosados de 20 o más.
- Funcionando el motor en esta fase se reduce la emisión de CO2, HC y CO, pero aumentan sensiblemente los óxidos de nitrógeno y se generan micropartículas, lo que puede requerir complementos anticontaminación adicionales al catalizador de tres vías o funciones, se explica más adelante.
- La explosión con mezcla pobre se puede utilizar también con inyección directa lateral.
- Si la explosión es con mezcla pobre se ha de recurrir a la sobrealimentación para disponer de buena respuesta al acelerar.
La inyección directa precisa de mayor presión y control más preciso de la inyección.
Dentro de este control es trascendental evitar que la gasolina inyectada llegue a las paredes del cilindro, pues arrastraría al aceite hacia el cárter provocando desgastes adicionales en segmentos, pistones y cilindros.
Inyección mecánica
Imagen 12.29
La inyección mecánica prescinde del control electrónico para abrir los inyectores.
La gasolina llega a presión a los inyectores y vence la fuerza opuesta de un muelle que mantiene cerrado al inyector; durante el tiempo que la presión de gasolina que llega es superior al tarado del muelle el inyector está abierto.
La inyección mecánica en el motor de gasolina se ha utilizado con diferentes tecnologías e indirecta y directa, vemos dos aplicaciones.
Inyección mecánica discontinua
Imagen 12.30
La presión de inyección de gasolina se obtiene mediante una bomba movida por el motor, bomba de inyección, alimentada por otra bomba mecánica o eléctrica de combustible.
La bomba de inyección tiene tantas salidas como el motor inyectores (en la imagen es un 6 en línea), y de cada una de las salidas un conducto lleva la gasolina a presión al inyector correspondiente, que abre y cierra, inyección discontinua.
Al girar la bomba de inyección aumenta la presión de gasolina y abre la salida hacia el inyector cuyo cilindro está en compresión.
Con inyección directa el control del instante de inyección es muy preciso.
El acelerador actúa mecánicamente sobre la mariposa de gases y la bomba de inyección para adaptar el caudal a las condiciones de marcha.
El motor de la imagen corresponde a un Mercedes 300 SLR con inyección directa.
En la aplicación en los motores actuales de la inyección directa de gasolina la presión llega a una rampa común para todos los inyectores, y el control de actuación de estos es electrónico e independiente para cada uno, y así adaptarse a las normas anticontaminación.
Inyección mecánica continua
Imagen 12.31
La presión de gasolina la aporta una bomba eléctrica y llega al distribuidor dosificador de gasolina, que cuenta con tantas salidas como cilindros (6 en V en el motor de la imagen).
El distribuidor dosificador dispone de un sistema de control del caudal de inyección, en función de las variaciones de presión en el colector de admisión al moverse la mariposa de gases accionada por el acelerador, consiste en un plato sonda que pivota y actúa sobre un sistema de variación de caudal de gasolina en el distribuidor dosificador.
Con el motor en marcha la presión de inyección abre todos los inyectores a la vez, que aportan caudal de gasolina continuamente en función de la posición del acelerador.
Al estar permanentemente abiertos los inyectores es una inyección continua y, lógicamente es indirecta.
Por su funcionamiento se genera una nube de gasolina pulverizada en el colector de admisión en permanente movimiento por las turbulencias y resonancia, lo que va homogeneizando la mezcla antes de entrar a los cilindros.
Esta inyección en su evolución contó con apoyo electrónico, pero no puede adaptarse con precisión a las aceleraciones transitorias alterándose el dosado en automóviles con catalizador, por lo que ya no se aplica.
El motor de la imagen es PRV (Peugeot Renault Volvo).
