Sistemas de inxección diésel. Deseño, vantaxes e inconvenientes

A diferenza dos motores de gasolina, os motores diésel tiñan inxección de combustible dende o principio. Só cambiaron os sistemas de inxección, os accesorios e a presión do combustible que se subministraba aos cilindros.

O principio de funcionamento dun motor diésel, comunmente coñecido como motor diésel, é completamente diferente do dun motor de gasolina. Nos camións de combustible, a mestura de aire e combustible entra na cámara de combustión por riba do pistón. Despois da compresión, a mestura acendese debido á avaría dunha faísca eléctrica nos electrodos da bujía. É por iso que os motores de gasolina tamén se denominan motores de ignición por chispa (SI).

Nos motores diésel, o pistón da cámara de combustión só comprime o aire que, baixo a influencia dunha presión enorme (polo menos 40 bar - de aí o nome de "alta presión"), quéntase a unha temperatura de 600-800 ° C. A inxección de combustible a tal aire quente provoca a autoignición inmediata do combustible na cámara de combustión. Por este motivo, os sistemas de propulsión diésel tamén se denominan motores de ignición por compresión (CI). Dende o principio, abastecéronse inxectando combustible na cámara de combustión, e non no colector de admisión, que só subministra aire ao motor. Segundo se dividía ou non a cámara de combustión, os motores diésel dividíanse en unidades de potencia con inxección directa ou indirecta.

Inxección indirecta

O diésel, aínda que estreou cun sistema de inxección directa, non se utilizou durante moito tempo. Esta solución causou demasiados problemas e na industria do automóbil foi substituída pola inxección indirecta patentada en 1909. A inxección directa mantívose en grandes motores estacionarios e mariños, así como nalgúns camións. Os deseñadores de turismos preferiron os diésel de inxección indirecta, cun funcionamento máis suave e menos ruído.

O termo "indirecto" nos motores diésel significa algo completamente diferente que nos motores de gasolina, onde a inxección indirecta é a inxección dunha mestura de aire-combustible no colector de admisión. Nos motores diésel de inxección indirecta, como nos deseños de inxección directa, o combustible atomizado polo inxector tamén entra na cámara de combustión. É só que está dividido en dúas partes: unha parte auxiliar, na que se inxecta o combustible, e a parte principal, é dicir. o espazo situado directamente encima do pistón no que ten lugar o proceso principal de combustión do combustible. As cámaras están interconectadas por unha ou varias canles. En termos de forma e función, as cámaras divídense en depósitos preliminares, vórtices e de aire.

Estes últimos non se poden utilizar, xa que a súa produción practicamente cesou. No caso das precámaras e cámaras de remolino, a boquilla está instalada xunto á cámara auxiliar e inxecta combustible nela. Alí prodúcese a ignición, entón o combustible parcialmente queimado entra na cámara principal e arde alí fóra. Os diésel con precámara ou cámara de remolino funcionan sen problemas e poden ter sistemas de manivela lixeiros. Non son sensibles á calidade do combustible e poden ter boquillas de deseño sinxelo. Porén, son menos eficientes que os diésel de inxección directa, consomen máis combustible e teñen problemas para arrancar un motor frío. Hoxe, os motores diésel de inxección indirecta nos turismos son cousa do pasado e xa non se producen. Raramente se atopan nos coches modernos no mercado hoxe en día. Só se poden atopar en deseños como os indios Hindustan e Tata, o UAZ ruso, o Mitsubishi Pajero de xeración máis antiga vendido en Brasil ou o Volkswagen Polo que se ofrece en Arxentina. Utilízanse en cantidades moito maiores nos vehículos do mercado de accesorios.

Inxección directa

Todo comezou con el. Non obstante, os beneficios da inxección directa non foron explotados inicialmente. Non se coñecía a importancia dun remolino axeitado do combustible e a súa combustión non era a óptima. Formáronse grumos de combustible, que contribuíron á formación de hollín. Os procesos no pistón foron demasiado rápidos, os motores traballaron duro, destruíndo rapidamente o rodamento do cigüeñal. Por este motivo, abandonouse a inxección directa, preferindo a indirecta.

Un retorno ás raíces, pero nunha versión moderna, produciuse só en 1987, cando o Fiat Croma 1.9 TD entrou na produción en serie. A inxección directa de combustible require equipos de inxección eficientes, alta presión de inxección, combustible de boa calidade e un xogo de bielas moi forte (e polo tanto pesado). Non obstante, proporciona unha alta eficiencia e un arranque sinxelo dun motor frío. As solucións modernas para motores diésel de inxección directa baséanse principalmente en cabezas completamente planas e pistóns con cámaras (cavidades) de forma adecuada. As cámaras son as responsables da correcta turbulencia do combustible. A inxección directa úsase amplamente hoxe en día nos motores diésel de turismos.

Inxección directa - Inxectores de bomba

Nos motores diésel tradicionais, diferentes tipos de bombas encárganse de subministrar combustible. En tempos pioneiros, a inxección de combustible facíase con aire comprimido; na década de 20, esta facíase con bombas de aceite redeseñadas. Nos anos 300, as bombas especiais deseñadas para motores diésel xa eran moi utilizadas. Inicialmente, baseouse en bombas en serie que crean baixa presión (ata 60 bar). Non foi ata os anos 1000 cando aparecen bombas máis eficientes con distribuidor axial (máis de 80 bar). A mediados dos anos setenta recibiron o control de inxección mecánica, e a mediados dos oitenta recibiron o control electrónico (BMW 524td, 1986).

Os inxectores-bomba usados ​​nos camións xa nos anos 30 eran un xeito lixeiramente diferente de inxección de combustible, foron moi utilizados nos turismos pola empresa Volkswagen, por primeira vez en 1998 (Passat B5 1.9 TDI). En resumo, un inxector de bomba é un inxector cunha bomba propia, que é accionada por un árbol de levas. Así, todo o proceso de presurización e inxección no cilindro está limitado á cabeza do cilindro. O sistema é moi compacto, non hai liñas de combustible que conecten a bomba cos inxectores. Polo tanto, non hai pulsación da boquilla, o que dificulta a regulación da dose de combustible e das fugas. Dado que o combustible se vaporiza parcialmente na cámara do inxector da unidade, o tempo de inxección pode ser pequeno (arranque fácil). O máis importante, con todo, é a moi alta presión de inxección de 2000-2200 bar. A dose de combustible no cilindro mestúrase rapidamente co aire e arde de forma moi eficiente.

En xeral, un motor diésel con bomba-inxector caracterízase por unha alta eficiencia, baixo consumo de combustible, alta velocidade e a posibilidade de obter unha alta densidade de potencia. Pero un motor de inxección unitaria é caro de fabricar, principalmente debido á complexidade da culata. O seu traballo é duro e ruidoso. Cando se alimenta con inxectores unitarios, tamén xorden problemas de emisións, que contribuíron en gran medida a que VW abandonase esta solución.

Inxección directa - Common Rail

O elemento máis importante do sistema de inxección Common Rail é o "Common Rail", un tipo de tanque tamén coñecido como "acumulador de combustible presurizado", no que unha bomba bombea gasóleo. Entra nas boquillas non directamente desde a bomba, senón desde o depósito, mantendo a mesma presión para cada cilindro.

En sentido figurado, podemos dicir que cada un dos inxectores non espera unha porción de combustible da bomba, senón que aínda ten combustible a moi alta presión. Os impulsos eléctricos que accionan os inxectores son suficientes para subministrar combustible ás cámaras de combustión. Tal sistema permítelle crear inxeccións multifásicas (incluso 8 fases por inxección), o que leva a unha combustión moi precisa do combustible cun aumento gradual da presión. A altísima presión de inxección (1800 bar) permite o uso de inxectores con orificios moi pequenos que entregan combustible case en forma de néboa.

Todo isto compleméntase cunha alta eficiencia do motor, un funcionamento suave e un baixo nivel de ruído (a pesar da inxección directa), unha boa maniobrabilidade e unhas baixas emisións de escape. Non obstante, os motores common rail requiren o combustible da máis alta calidade e os mellores filtros. Os contaminantes do combustible poden destruír os inxectores e causar danos que son moi custosos de reparar.