Sistema de inyección de combustible | Partes y funcionamiento

El sistema de inyección de combustible es un mecanismo de alimentación en los motores de combustión interna. En el caso de los motores de explosión o ciclo Otto, los inyectores han reemplazado al carburador, mientras que en los vehículos con motor Diésel el sistema de inyección se usa de forma obligatoria desde siempre, ya que el combustible se debe inyectar en la cámara al momento de la combustión.

En los motores que usan gasolina se ha desterrado por completo en la actualidad el uso del carburador. La inyección permite dosificar mejor el combustible y regular las diferentes fases de funcionamiento, tomando en cuenta las exigencias del conductor y las normas en contra de la contaminación ambiental.

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Inyección de combustible: Gasolina

El sistema de inyección de combustible en vehículos que usan gasolina busca alcanzar la mezcla ideal entre aire y gasolina. El propósito es lograr una combustión total en el cilindro. El suministro del combustible ha ido evolucionando desde el uso del carburador hasta la inyección electrónica moderna.

Son grandes los cambios que ha sufrido la inyección desde su comienzo. Siendo inicialmente inyección mecánica hasta llegar a la inyección electrónica actual. Esta última modalidad ha evolucionado por medio de distintos sistemas y sensores que se le incorporan al vehículo.

De qué se trata el sistema de inyección de gasolina?

Es una forma de alimentar a los motores de combustible. Consiste en unos inyectores que se ubican en la cámara de combustión o puede ser en los tubos de admisión. Estos alimentan con combustible el motor. Su mecanismo de funcionamiento se basa en la dosificación exacta de combustible requerido para realizar el proceso de ignición en el interior del motor, dependiendo de la demanda del vehículo.

La función básica del sistema de inyección es transportar el combustible, en conjunto con la bomba de gasolina, desde el depósito hasta los cilindros. Este proceso debe ser en el momento preciso, en la cantidad exacta y a una presión adecuada. La configuración de este sistema corresponde al diseño particular de cada vehículo.

Como funciona la inyección de combustible en motores de gasolina?

El proceso inicia en el depósito de gasolina, lugar del cual se extrae el combustible utilizando una bomba eléctrica. Después pasa por un filtro hasta llegar a las galerías, en donde por medio de un regulador se estabiliza la presión. Desde la galería principal son alimentados los inyectores del cilindro y de arranque en frío.

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La cantidad que se inyecta de gasolina depende del aire que aspira el motor, el cual se mide por el caudalímetro de trampilla y la sonda de temperatura. La información llega a la unidad de control que calcula el tiempo de apertura de los inyectores en cada uno de los ciclos. También determina la frecuencia de la apertura de acuerdo a la velocidad del motor.

El interruptor de mariposa lee la posición de cierre o apertura de la mariposa del acelerador y permite cortar la inyección en las retenciones del motor. Esto disminuye el consumo y los gases contaminantes.

Se puede usar también un sensor de oxígeno en el escape. Este detector se conoce como sonda lambda. Con la información que reciben los dos sistemas, se corrige la entrada de gasolina para obtener la mezcla estequiométrica de combustible y aire.

Partes de la inyección de combustible

No hay una sola disposición para la inyección de los automóviles. Cada marca distribuye a su conveniencia los componentes. Sin embargo, se pueden mencionar los componentes básicos del sistema de inyección de combustible:

  • Depósito de combustible: Se trata de un contenedor seguro para fluidos inflamables, forma parte del sistema de inyección de combustible y es donde se encuentra almacenado el combustible.
  • Bomba de gasolina: Este es uno de los elementos esenciales del sistema de inyección. Permite que el motor funcione correctamente, pues se encarga de abastecerlo de forma constante de combustible. Usa un sistema de rieles de los inyectores y por medio de succión extrae el líquido del depósito de combustible.
  • Tubería de descarga de gasolina: Son todas las conexiones que tiene el sistema para que el combustible se desplace hasta que llegue a los inyectores.
  • Inyectores: Los inyectores pulverizan como aerosol el combustible que proviene de la línea de presión en el conducto de admisión. Básicamente, es una electroválvula que puede abrirse y cerrarse millones de veces sin que deje escapar combustible, además reacciona rápido al pulso que la acciona.
  • Mariposa: Es un dispositivo encargado del controlar el aire que ingresa al cilindro por medio de un circuito colector de admisión. Se ubica entre este último y el filtro de aire. Está encargado de controlar el flujo de aire que se usara en el proceso de ignición. Aumenta y disminuye el paso por medio de la placa de mariposa que gira sobre un eje.
  • Centralita electrónica (para sistema de electrónico): La unidad de control electrónico o ECU es una centralita que se conecta a un conjunto de sensores que le llevan la información y de actuadores que llevan a cabo los comandos.
  • Válvula canister: Es una válvula de control que interrumpe o establece la aspiración de hidrocarburos por parte del motor.
  • Filtro canister: El carbón activo que se encuentra en el canister retiene los hidrocarburos que se evaporaron en el tanque de gasolina. Un filtro evita la entrada de partículas de polvo que son arrastradas por el aire circulante que pasa por el cansiter al establecer la unión colectora de entrada con este.

Tipos de sistemas de inyección de gasolina

De acuerdo al lugar en el que se lleva a cabo la inyección

  • Inyección indirecta: Es cuando la inyección de combustible se da en la bifurcación que hay en el colector de admisión o delante de la válvula de admisión, la cual puede estar abierta o cerrada.
  • Inyección directa: La inyección se realiza dentro de la cámara de combustión. Este mecanismo reduce considerablemente el consumo y disminuye los gases contaminantes.

De acuerdo a la cantidad de inyectores

  • Inyección monopunto: Es cuando todos los cilindros son alimentados por un solo inyector. Se ubica por detrás de la mariposa de los gases de admisión y produce la inyección justo en el colector de admisión.
  • Inyección multipunto: Cuando hay un inyector por cada uno de los cilindros. La inyección se produce en el colector de admisión o en el cilindro. Suele ser más eficiente que la de monopounto.

De acuerdo a la cantidad del inyecciones

  • Inyección continua: Se inyecta el combustible de forma continua en el colector de admisión, a una presión y proporción específicas. Pueden ser variables o constantes, todo depende de los distintos parámetros del sistema que se use.
  • Inyección intermitente: La unidad de control electrónica de inyección envía impulsos hacia los inyectores para abrirlos en periodos de tiempo determinados. Estos se subdividen en tres modos de ejecución:
  1. Simultánea: La totalidad de los inyectores pulverizan la gasolina en el mismo momento. Abren y cierran de forma simultánea.
  2. Semisecuencial: Los inyectores se activan en pares.
  3. Secuencial: La abertura de los inyectores es de uno en uno y al momento que la válvula de admisión está abierta.

De acuerdo al sistema de control

  • Mecánico: Los inyectores y el control son completamente mecánicos.
  • Electromecánico: Es una evolución del mecanismo anterior, el que se combinan mecánica y electrónica.
  • Electrónico: El control de inyección se logra por medio de la unidad de control de motor y los inyectores tienen un accionamiento igualmente electrónico.

Inyección de combustible: Diésel

La forma en cómo se produce la mezcla carburante y la combustión dentro de los cilindros varía en los motores diésel. El proceso para formar la mezcla en un motor diésel no requiere de la mariposa del acelerador, de manera que la admisión no se estrangula. Por otro lado, en la carrera de compresión existe únicamente aire dentro del cilindro y al terminar es cuando se inyecta el combustible. Así la potencia del motor se regula al actuar sobre la cantidad de gasoil que se inyecta en el cilindro y no sobre la mezcla aspirada, como sucede en el motor de gasolina.

En los motores que encienden por compresión, la ignición se origina cuando el combustible inyectado en estado líquido pasa a un estado casi gaseoso. El fluido se disgrega por acción de los inyectores y se mezclan con el aire para emplear todo el oxígeno que se necesita. La combustión se desarrolla en algunos puntos de la cámara por medio de autoencendido.

Como se puede notar, la mezcla y la ignición son dos procesos que se desarrollan casi instantáneamente y sin que haya límite entre el combustible que se mezcla con aire nuevo y el que se quema, por lo que el combustible no cuenta con tiempo para crear la mezcla. Esto condiciona en gran medida el sistema de inyección de combustible.

Partes del sistema de inyección diésel

Ahora bien, si se presta atención, tanto los motores a gasolina como los diésel tienen componentes similares para generar la mezcla carburante. Ambos mecanismos tienen: Depósito de combustible, conductos, la bomba de combustible, los filtros, la bomba de inyección, las tuberías de alta presión y los inyectores.

Como funciona el sistema de inyección diésel?

El funcionamiento comienza con la bomba de suministro, la cual eleva el gasóleo desde el depósito hasta alcanzar la bomba de alta presión, a una presión constante. El combustible pasa por el filtro para eliminar burbujas y partículas. Por otra parte, la bomba de inyección suministra la cantidad de carburante que se necesita, actuando al mismo tiempo de regulador. Con la presión adecuada, cuando entra el combustible a la cámara, se distribuye de tal forma que se pueda combinar con el aire que está dentro del cilindro.

Para que la combustión sea eficiente, el inicio debe encontrarse bien calibrado, para que no se retrase o adelante de acuerdo al punto de funcionamiento. Para ello, las bombas tienen unos sistemas correctores, que antes eran mecánicos pero ahora se han sustituido por electrónicos.

Los componentes finales de la cadena son los inyectores, encargados de distribuir el carburante en el cilindro. En la punta de los inyectores hay unos agujeros por los cuales sale el combustible. Estos hoyos se encuentran cerrados por la aguja en reposo a través de un muelle. El muelle se mueve al momento en que la presión es mínima, de esta forma el combustible levanta la aguja y libera los hoyos. El chorro de gasóleo se rompe, evapora y se mezcla con el aire.

Tipos de sistemas de inyección diésel

Inyección indirecta

Se conoce como motores con cámara dividida. Esto se debe la geometría que adopta la cámara de combustión, constituida por una pre cámara localizada en la culata y que se conecta a una cámara principal a través de una garganta. El inyector introduce el combustible en esta cámara.

Una vez que se inyecta el carburante y comienza a arder, hay aumento de la presión que va a empujar el aire y el combustible, que no se han quemado, a la cámara principal por medio de la garganta. En este proceso se aumenta la turbulencia y la mezcla se ve forzada para terminar ardiendo.

Inyección directa

Los motores que cuentan con esta clase de inyección tienen la cámara en la cabeza del pistón. En la cámara de combustión se introduce el combustible por medio del inyector que tiene de 4 a 6 orificios. Se mezcla con el aire que entra por la válvula de admisión.

Como este proceso de mezcla es limitado, se refuerza la inyección usando la rotación de aire en la cámara al mismo momento que el pistón genera la compresión. Esto se conoce como efecto Swirl.

En la inyección directa hay dos clases de métodos:

Common-rail: También llamado el conducto común, es un mecanismo de inyección electrónico de combustible en donde el gasóleo se aspira directamente desde el depósito de combustible hasta la bomba de alta presión. Esta bomba lo envía a un conducto de alta presión, el cual se encarga de dirigirlo a los cilindros por medio de los inyectores. En este caso, la presión y la inyección se realizan por separado.

Bomba-inyector: Aquí la bomba inyectora y el inyector son una unidad. En cada cilindro se coloca una unidad bomba-inyector en la culata. Se acciona por un empujador o por un balancín del árbol de levas.