3. Inyección en el Conducto de Admisión
(formación exterior de mezcla)
• Los sistemas de inyección de
gasolina
con
formación
exterior de la mezcla se
caracterizan por el hecho de
que la mezcla de aire y
combustible tiene lugar fuera
de la cámara de combustión
(en el tubo de admisión).
Debido
a
una
mejor
dosificación del combustible y
preparación de la mezcla.
4. • Junto a la dosificación exacta de la masa de
combustible inyectada correspondiente al aire
aspirado por el motor, también es importante
que la inyección se lleve a cabo en el
momento preciso.
• A la unidad de control se le añade la tarea de
calcular para la cantidad de aire aspirado y
para el estado actual de funcionamiento del
motor, tanto la masa de combustible
necesaria para cada cilindro como también el
momento correcto de inyección.
5. • El tiempo de inyección necesario para la masa
de combustible calculado se obtiene en
función de la sección de apertura de la
mariposa de aceleración, así como de la
presión diferencial entre el tubo de admisión y
el sistema de alimentación del combustible.
6. • Por medio de una electrobomba de
combustible, de tubos de alimentación y
filtros, en el caso de la inyección en el
conducto de admisión el combustible va a
parar bajo la presión del sistema al
distribuidor de combustible, que garantiza la
alimentación uniforme de los inyectores.
7. • Para una buena calidad de la mezcla de aire y
combustible es muy importante la
preparación del combustible por los
inyectores, cuya pulverización hace que las
gotas sean lo más
pequeñas posible.
La forma y el ángulo
del chorro del inyector están adaptados
a los datos geométricos del tubo de admisión o de la culata.
8. • Al inyectar la masa de combustible exactamente
dosificada justo delante de la(s) válvula(s) de
admisión del cilindro, el combustible pulverizado
puede evaporarse en su mayor parte. Así, con el
aire que fluye a través de la válvula de mariposa
puede formarse en el momento oportuno la
mezcla de aire y combustible necesaria. El
tiempo disponible para la formación de la mezcla
puede aumentarse
realizando una inyección
con las válvulas aún
cerradas.
9. • En la zona de las válvulas de admisión se
condensa una parte del combustible
formando una ligera película adherida a las
paredes, cuyo grosor depende esencialmente
de la presión que haya en el tubo de
admisión y, con ello, del estado de carga del
motor
10. • Cuando el motor está funcionando de forma
dinámica o no estacionaria, esta humectación
de las paredes puede llevar a desviaciones
temporales del valor lambda deseado de
forma que debe reducirse al máximo la masa
de combustible adherida en las paredes.
11. • No deben despreciarse los efectos de la
humectación de las paredes del canal de
admisión, especialmente en condiciones de
arranque en frio: debido a la falta de
evaporación del combustible en la fase de
arranque es necesario que se produzca una
alimentación extra de combustible para
generar una mezcla inflamable.
12. • En caso de que a continuación caiga la
presión del colector de admisión se evapora
parte de la película adherida antes a la pared,
lo que puede producir elevadas emisiones de
hidrocarburos con el catalizador que aún no
está caliente por el funcionamiento.
13. • En comparación con los motores
con carburador o sistemas
centrales de inyección, la
humectación de las paredes en
los dispositivos de inyección
individualizada es mucho más
reducida.
15. Inyección Directa de la Gasolina
(formación interna de la mezcla)
• Al contrario de lo que ocurre en la inyección
en el conducto de admisión, en la inyección
directa de gasolina fluye aire puro por las
válvulas de admisión hacia la cámara de
combustión.
16. • En la cámara de combustión, cuando se
inyecta el combustible mediante un inyector
colocado directamente en la culata. En este
sentido, se distinguen fundamentalmente 2
modalidades principales.
17.
18. • Para la inyección de combustible durante el
tiempo de admisión se habla de
funcionamiento por mezcla homogénea; en
cambio la inyección de combustible durante la
compresión se denomina funcionamiento por
mezcla estratificada.
19. • Además existen otras modalidades adicionales
que representan una mezcla de las 2
principales o una pequeña variación de las
mismas.
20.
21. Funcionamiento por Mezcla
Homogénea
• La formación de la mezcla es similar a la de la
inyección en el conducto de admisión. La
mezcla se forma en una proporción
estequiométrica.
• Falta el proceso que estimula la formación de
la mezcla que surge del flujo de circulación por
la válvula de admisión.
• Se dispone de mucho menos
tiempo para el proceso de
formación de esta mezcla.
22. • En la inyección en el colector de admisión
puede realizarse la inyección durante el total
de los 720° del cigüeñal en los 4 ciclos de
trabajo, en la inyección directa de gasolina
queda únicamente un margen de inyección
180° del cigüeñal.
23. • La inyección sólo puede tener lugar durante el
tiempo de admisión, ya que antes están
abiertas las válvulas de escape y entonces el
combustible sin quemar iría a parar al escape.
24. • Esto provocaría elevadas emisiones de HC y
problemas en el catalizador.
• Para poder introducir también la cantidad de
combustible suficiente en un tiempo tan
reducido, se debe aumentar el flujo a través
del inyector.
25. • Esto sucede aumentando la presión del
combustible, obteniendo ventajas en el
aumento de las turbulencias que estimulan la
formación de la mezcla en la cámara de
combustión.
26.
27. Funcionamiento por Mezcla
Estratificada
• Se diferencian varias estrategias del proceso
de combustión.
• Todas tienen en común intentar alcanzar una
carga por capas.
28. • Esto significa que para la cantidad de
combustible necesaria en un determinado
punto de carga no se dosifica la
correspondiente cantidad estequiométrica de
aire mediante la regulación de la válvula de
mariposa, sino que siempre se lleva a la
cámara de combustión el total de la cantidad
de aire y sólo una parte de este aire interactúa
con el combustible y es llevado hacia la bujía,
mientras el resto de aire fresco rodea esta
carga por capas.
29. • Esta supresión del estrangulamiento da
como resultado, la reducción del picado y
un enorme ahorro de combustible.
31. Proceso de Combustión Guiado por
Pared
• El combustible se inyecta desde un lado de la
cámara de combustión.
• Mediante una cavidad formada en el émbolo se
desvía el chorro de combustible hacia la bujía. La
formación de la mezcla es en el camino que se
recorre desde la punta del inyector hacia la bujía.
• Como el tiempo para la preparación de la mezcla
aún es más breve, la presión del combustible
debe ser aún mayor que en mezcla homogénea.
32. • Una desventaja del proceso guiado por pared
es la humectación de las paredes, provocando
elevadas emisiones de HC. Debido al poco
tiempo de preparación, en caso de una carga
mayor la nube de carga se mezcla
generalmente con zonas ricas, lo que supone
un mayor peligro para la formación de hollín.
33. • Con
poca
carga
el
impulso
del
combustible, que se utilizará como
mecanismo de transporte del estrato hacia la
bujía, es bajo. Por ello, generalmente, aquí sí
es necesario realizar un estrangulamiento para
contraponer al combustible una densidad
atmosférica inferior.
34.
35. Proceso de Combustión Guiado por
Aire
• Funciona, en principio, exactamente igual que
el guiado por pared.
• La gran diferencia radica en que la nube de
combustible no interactúa directamente con
la cavidad del pistón, sino que se desvía un
colchón de aire hacia el que se dirige la nube
de carga.
• Así se elimina la desventaja de la humectación
de sobre la cavidad.
36. • Sin embargo, los procesos de combustión
guiados por aire no son tan estables como los
guiados por pared, ya que las corrientes de
aire no pueden reproducirse perfectamente.
• A menudo los procesos de combustión reales
son una mezcla de los guiados por pared y los
guiados por aire, siempre en función del
punto de funcionamiento.
38. Proceso de Combustión Guiado por
Chorro
• Este proceso se diferencia de los 2 anteriores
por el lugar de montaje del inyector.
• Está situado en el centro, arriba, e inyecta
verticalmente hacia la cámara de combustión
que tiene abajo.
• Directamente junto al inyector está la bujía.
39. • El chorro de combustible no se desvía, sino
que se enciende justo después del proceso de
inyección. Sin embargo de esta forma el
tiempo de preparación es muy reducido.
40. • Esto supone un aumento adicional de la
presión del combustible para el proceso
de combustión guiado por chorro.
• Las desventajas de la humectación de la
pared, la dependencia del flujo de aire y
la estrangulación para poca carga
desaparecen con este proceso de
combustión.
42. Otras Modalidades
• Junto al funcionamiento por mezcla
homogénea y estratificada existen otras
modalidades de funcionamiento que engloban
los márgenes de cambio entre los
modos, como:
– calentamiento del catalizador y protección contra
picado (modo homogéneo y divisor) y el
funcionamiento con mezcla homogénea y pobre.
43. Componentes de la Formación de la
Mezcla
• Tienen la tarea esencial de proporcionar una
preparación de la mezcla de aire y
combustible acorde con el sistema.
• En la inyección indirecta esta tarea recae
fundamentalmente sobre la válvula de
inyección, mientras que en la inyección directa
la válvula de inyección de alta presión puede
ser auxiliada por una trampilla móvil de carga.
44. Inyector en el Conducto de Admisión
(EV)
• Constan básicamente de:
– Una carcasa para la válvula con bobina inductora y
conexión eléctrica.
– Un asiento de válvula con un disco perforado para
la inyección.
– Una aguja móvil de válvula con armadura de
electroimán.
46. • Un filtro colocado en la entrada de
combustible protege el inyector de la
suciedad.
• 2 juntas tóricas hermetizan el inyector del
distribuidor de gasolina y del tubo de
admisión.
• Cuando no pasa corriente por la bobina, los
muelles y la fuerza resultante de la presión del
combustible presionan la aguja de válvula
contra su asiento y hermetizan el sistema de
alimentación de combustible contra el tubo de
admisión.
47. • Si pasa corriente por el inyector, la bobina
genera un campo magnético. El campo
magnético excita al inducido, la aguja se
levanta del asiento y el combustible fluye.
• La cantidad de combustible inyectada por
unidad de tiempo está determinada
esencialmente por la presión del sistema y la
sección libre de los agujeros que hay en el
disco perforado de inyección. Si la corriente de
excitación se corta, se cierra.
48. Preparación y Orientación del Chorro
• La forma y ángulo del chorro y el tamaño de
las gotas, influyen en la formación de la
mezcla de aire y combustible.
49.
50. Chorro Cónico
• La suma de los chorros de combustible forma un
chorro cónico.
• También pueden conseguirse mediante un pivote
que sobresale de la punta de la aguja del inyector.
• Un campo de aplicación típico de esta válvula son
los motores con una válvula de admisión por
cilindro.
• Se dirige hacia la abertura que hay entre el plato
de la válvula de admisión y la pared del tubo de
admisión.
51. Chorro de 2 Haces
• Se utiliza en motores con 2 válvulas de
admisión. Las aberturas del disco perforado de
inyección están colocadas de manera que
salen 2 chorros de combustible del inyector.
Cada uno de estos 2 chorros provee una
válvula de admisión.
53. Inyector de Alta Presión (HDEV)
• Debido a las elevadas presiones de
combustible exigidas para la inyección directa
de gasolina aumentan los requisitos para los
componentes de la válvula de inyección. Por
ello se desarrollaron unos inyectores de alta
presión especiales para la inyección directa de
gasolina.
54. • Tiene la tarea de dosificar y pulverizar el
combustible. Se coloca la mezcla de aire y
combustible
en
una
zona
limitada
espacialmente.
• Con esto se diferencia si la mezcla de aire y
combustible está concentrada en la zona
alrededor de la bujía (funcionamiento por
mezcla estratificada) o si está distribuida de
manera uniforme por toda la cámara de
combustión (funcionamiento por mezcla
homogénea).
55. • El inyector de alta presión consta de los
siguientes componentes:
– Carcasa.
– Asiento de válvula.
– Aguja de tobera con armadura de electroimán.
– Muelle.
– Bobina.
57. • Para mejorar la pulverización puede aplicarse
un movimiento giratorio en el chorro del
combustible.
58. • En válvulas de aguja que se abren hacia
dentro, la presión del Rail ayuda en el proceso
de cierre. Por ello, al abrir actúa en contra de
la dirección de abertura, por lo que se precisa
un campo magnético más fuerte que el de los
inyectores
de
tubo
de
admisión
convencionales.
59. Preparación del Chorro
• Mediante una abertura definida y una sección
de abertura constante, cuando la aguja está
levantada completamente se dosifican
cantidades de combustible reproducibles.
• La cantidad de combustible depende de la
presión del combustible en el Rail, de la
contrapresión en la cámara de combustión y
del tiempo de abertura de la válvula.
60. Activación del Inyector de Alta Presión
HDEV
• Para garantizar un proceso de inyección
definido y reproducible, el inyector de alta
presión debe controlarse con un recorrido
complejo de la corriente.
• La unidad de control del motor proporciona
aquí una señal digital.
• A partir de esta señal, se genera la señal de
activación con la que la etapa final de la
potencia del inyector de alta presión activa el
inyector.
61. • Un condensador amplificador genera una
tensión de activación de 50 a 90 Volts. Esta
tensión conduce a una elevada corriente al
principio del proceso de conexión y se encarga
de que la aguja se eleve rápidamente.
• Con el inyector abierto (carrera máxima de la
aguja) basta una reducida corriente de
activación para mantener constante la carrera
de la aguja.
• En el calculo de inyección se tiene en cuenta el
tiempo de magnetización previa, durante el
cual no está abierto el inyector.
62.
63. Trampilla Móvil de Carga (LBK)
• Debido al tiempo reducido para la formación
de la mezcla se coloca a menudo una trampilla
móvil de carga.
• Esta situada antes de la válvula de admisión y
puede orientarse horizontalmente (tipo
Tumble) o verticalmente (tipo Swirl).
64.
65. • La orientación depende del proceso de
combustión. Por un lado, una trampilla
Tumble genera turbulencias que favorece la
mezcla de aire y combustible en la cámara de
combustión, por otro lado, se influye también
la dirección del flujo de aire en la cámara de
combustión. Así la trampilla puede favorecer
el transporte de carga orientado.
• Hay trampillas móviles de carga tanto como
modelo de 2 puntos como en forma de
sistemas de trabajo continuo.
