Sistemas de combustible de motores de gasolina e diésel

O sistema de enerxía proporciona a función principal da central eléctrica: a entrega de enerxía do tanque de combustible ao motor de combustión interna (ICE) que a converte en movemento mecánico. É importante desenvolvelo de forma que o motor reciba sempre gasolina ou gasóleo na cantidade adecuada, nin máis nin menos, en todos os modos de funcionamento máis diversos. E se é posible, garda os teus parámetros o maior tempo posible sen perder a precisión do traballo.

Finalidade e funcionamento do sistema de combustible

Nunha base ampliada, as funcións do sistema divídense en transporte e dosificación. O equipamento para o primeiro inclúe:

• un depósito de combustible onde se almacena unha subministración de gasolina ou gasóleo;
• bombas de refuerzo con diferentes presións de saída;
• sistema de filtración para limpeza grosa e fina, con ou sen decantadores;
• liñas de combustible de mangueiras flexibles e ríxidas e canalizacións con accesorios axeitados;
• dispositivos adicionais de ventilación, recuperación de vapor e seguridade en caso de accidente.

A dosificación da cantidade necesaria de combustible realízase mediante sistemas de diferentes niveis de complexidade, que inclúen:

• carburadores en motores obsoletos;
• unidades de control do motor cun sistema de sensores e actuadores;
• inxectores de combustible;
• bombas de alta presión con funcións de dosificación;
• controles mecánicos e hidráulicos.

A subministración de combustible está intimamente relacionada coa subministración de aire ao motor, pero aínda así son sistemas diferentes, polo que a conexión entre eles realízase só a través de controladores electrónicos e do colector de admisión.

Organización da subministración de gasolina

Dous sistemas son fundamentalmente diferentes que son responsables da composición correcta da mestura de traballo: o carburador, onde a taxa de subministración de gasolina está determinada pola velocidade do fluxo de aire aspirado polos pistóns, e a inxección a presión, onde o sistema só supervisa o fluxo de aire e os modos do motor, dosificando o combustible por si só.

Carburador

A subministración de gasolina coa axuda de carburadores xa está obsoleta, xa que é imposible cumprir con ela as normas ambientais. Incluso o uso de sistemas electrónicos ou de baleiro nos carburadores non axudou. Agora estes dispositivos non se usan.

O principio de funcionamento do carburador consistía en facer pasar polos seus difusores unha corrente de aire dirixida ao colector de admisión. O estreitamento perfilado especial dos difusores provocou unha diminución da presión no chorro de aire en relación á presión atmosférica. Debido á caída resultante, a gasolina foi subministrada desde os pulverizadores. A súa cantidade estaba limitada pola creación dunha emulsión de combustible na composición determinada pola combinación de chorros de combustible e aire.

Os carburadores controlaban pequenos cambios de presión en función do caudal, só o nivel de combustible na cámara do flotador era constante, que se mantiña bombeando e pechando a válvula de peche de entrada. Había moitos sistemas nos carburadores, cada un dos cales era responsable do seu propio modo de motor, desde o arranque ata a potencia nominal. Todo isto funcionou, pero a calidade da dosificación finalmente chegou a ser insatisfactoria. Era imposible axustar con precisión a mestura, que era necesaria para os emerxentes convertidores catalíticos de gases de escape.

Inxección de combustible

A inxección de presión fixa ten vantaxes fundamentais. Créase mediante unha bomba eléctrica instalada no depósito cun regulador integrado ou remoto e mantense coa precisión requirida. O seu valor é da orde de varias atmosferas.

A gasolina é subministrada ao motor mediante inxectores, que son válvulas solenoides con atomizadores. Ábrense cando reciben un sinal do sistema de control electrónico do motor (ECM) e despois dun tempo calculado pechan, liberando exactamente a cantidade de combustible necesaria para un ciclo do motor.

Inicialmente, utilizouse unha única tobera, situada no lugar do carburador. Tal sistema chamábase inxección central ou única. Non se eliminaron todas as deficiencias, polo que as estruturas máis modernas teñen boquillas separadas para cada cilindro.

Os sistemas de inxección distribuída e directa (directa) divídense segundo a localización das boquillas. No primeiro caso, os inxectores subministran combustible ao colector de admisión, preto da válvula. Nesta zona, a temperatura aumenta. Un camiño curto ata a cámara de combustión non permite que a gasolina se condense, o que era un problema coa inxección única. Ademais, fíxose posible a fase do fluxo, liberando gasolina estrictamente no momento en que se abre a válvula de admisión dun determinado cilindro.

O sistema de inxección directa funciona aínda máis eficientemente. Cando as boquillas están situadas nas cabezas e introdúcense directamente na cámara de combustión, é posible utilizar os métodos máis modernos de inxección múltiple nun ou dous ciclos, ignición en capas e remolino complexo da mestura. Isto aumenta a eficiencia, pero crea problemas de fiabilidade que conducen a un custo máis elevado de pezas e conxuntos. En particular, necesitamos unha bomba de alta presión (bomba de combustible de alta presión), boquillas especiais e garantindo que o tracto de admisión estea limpo de contaminantes polo sistema de recirculación, porque agora non se subministra gasolina á admisión.

Equipos de combustible para motores diésel

O funcionamento con ignición por compresión HFO ten as súas propias características específicas asociadas ás dificultades de atomización fina e alta compresión de diésel. Polo tanto, os equipos de combustible teñen pouco en común cos motores de gasolina.

Bomba de inxección e inxectores unitarios separados

A alta presión necesaria para a inxección de alta calidade no aire quente altamente comprimido é creada por bombas de combustible de alta presión. Segundo o esquema clásico, aos seus émbolos, é dicir, pares de pistóns feitos con espazos mínimos, o combustible é subministrado por unha bomba de refuerzo despois dunha limpeza exhaustiva. Os émbolos son accionados polo motor a través dun árbol de levas. A mesma bomba realiza a dosificación xirando os émbolos a través dunha cremallera conectada ao pedal, e o momento de inxección determínase debido á sincronización cos eixes de distribución de gas e á presenza de reguladores automáticos adicionais.

Cada par de émbolos está conectado por unha liña de combustible de alta presión a inxectores, que son simples válvulas cargadas por resorte dirixidas ás cámaras de combustión. Para simplificar o deseño, ás veces utilízanse os chamados inxectores de bomba, que combinan as funcións das bombas de combustible de alta presión e dos pulverizadores debido á transmisión da potencia das levas do árbol de levas. Teñen os seus propios émbolos e válvulas.

Tipo de inxección principal Common Rail

O principio de control electrónico das boquillas conectadas a unha liña común de alta presión volveuse máis perfecto. Cada un deles conta cunha válvula electrohidráulica ou piezoeléctrica que se abre e se pecha ao mando da unidade electrónica. O papel da bomba de inxección redúcese só a manter a presión necesaria no carril, que, con este principio, podería levarse ata 2000 atmosferas ou máis. Isto permitiu controlar con máis precisión o motor e encaixalo nas novas normas de toxicidade.

Aplicación de liñas de retorno de combustible

Ademais da subministración directa de combustible ao compartimento do motor, ás veces tamén se utiliza un drenaxe de retorno a través dunha liña de retorno separada. Isto ten diversas finalidades, desde facilitar a regulación da presión en distintos puntos do sistema, ata a organización da circulación continua de combustible. Recentemente, o refluxo no tanque úsase raramente, normalmente só se necesita para resolver problemas locais, por exemplo, controlar o sistema hidráulico das boquillas de inxección directa.