Prueba de foto.
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BERTERO
el planteamiento es bueno pero si aplicas a que la cantidad de litros de aire que puede aspirar es la misma que tiene el filtro sin que le cortes la tapa por el tubo de admision te daras cuenta que por mas que le cortes o le modifiques a no ser que le cambies parametros en la uce como reprogramarla lo unico que puedes conseguir es una perdida de KW por culpa de el vacio que no se te genera en la carcasa del filtro
[URL=http://imageshack.us]
Hola Bertero, no acabo de comprender tu explicación, sobre todo, lo del vacio que se crea en la carcasa del filtro, pues según esta teoria los coches de competición (de todos los tiempos, no solo los de inyección) al carecer de filtros, perderian este vacio, ya que ni siquiera llevan, un alojamiento para el filtro.
Adjunto una foto para explicarme mejor.
Hola Bertero, no acabo de comprender tu explicación, sobre todo, lo del vacio que se crea en la carcasa del filtro, pues según esta teoria los coches de competición (de todos los tiempos, no solo los de inyección) al carecer de filtros, perderian este vacio, ya que ni siquiera llevan, un alojamiento para el filtro.
Adjunto una foto para explicarme mejor.
jofracom arroba hotmail.com
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BERTERO
tu porsche el sistema de admision lo tiene pensado para un uso mixto ciudad & uso deportivo o carretera entonces como en algunas situaciones no lo llevaras a altas RPM la depresion que se genera en el sistema de admision necesita aire i por esa misma razon necesita una carcas con una cantidal de litros cubicos de aire esos litros son los que se encargan de que en el momento que tu necesites respuesta a baja la tengas por la sencilla razon de que como tu makina no tiene la entrada directa necesita un sitio en el que pueda hacer ese vacio o depresion sino tedrias problemas de admison diferente seria si el sistema lo tuvieses preparado para competicion o altas RPM en ese caso si se podria usar el sistema que tu me mencionas ya que la entrada es directa i como funciona a altas RPM no tiene problemas en bajos i por esa razon no necesita caja ademas de favorecer la entrada forzada del aire i incrementar la respuesta a altas RPM por esa misma razon es mejor ponerle un filtro K&N ganas respuesta i rendimiento i no es efecto placebo es real lo se en primera persona pero si te pasas modificando el sistema pierdes caballos en vez de ganarlos la entrada de aire tiene que estar equilibrada en relacion con la entrada de combustible qu a su vez es gestionada por la uce i si la uce es la de serie no consiges mas que una perdida de KW en vez de ganarlos es como con los escapes
si te pasas en vez de poner un escape proporcionado i es desmesusaradamente grande en diametro el aire frio fluira mas rapido con la consecuente entrada de aire frio al motor i es cuando el motro te petardeara el efecto se llama venturi esa es la razon por la que todo deve de ir equilibrado en relazion espero no ser un pesao
i perdonad por el ladrillazo
si te pasas en vez de poner un escape proporcionado i es desmesusaradamente grande en diametro el aire frio fluira mas rapido con la consecuente entrada de aire frio al motor i es cuando el motro te petardeara el efecto se llama venturi esa es la razon por la que todo deve de ir equilibrado en relazion espero no ser un pesao
i perdonad por el ladrillazo
Hola Bertero, de ninguna manera eres "pesado", si no, todo lo contrario, y no debes de pedir perdón, de ninguna forma, ya que al intercambiar opiniones y conocimientos de mécanica (especialmente de Porsches) no ayudas a comprender, cosas que de otra forma no serian fácil encontrar, por lo que ya te digo que "agradecido de que quieras colaborar con este foro, y porsupuesto sus foreros".
Y volviendo al tema que ahora nos ocupa, el efecto "venturi" es en lo que esta basado el carburador, y en estos coches ya con inyección, se aplican otros parámetros, y funcionamientos diferentes, por lo que no acabo de comprender tus explicaciones, pero claro puede ser que yo sea un poco negado, y no comprenda tus explicaciones, pero puedes insistir hasta que me instruyas.
Y otra cosa en cuanto al vacio en la caja del filtro de aire, te cuento una experiencia personal, en varios coches (ya semiclasicos que tengo) hace tiempo que les he suprimido la caja ó tartera del filtro, y su filtro de aire, y nunca he tenido fallos, de hecho se siguen comportando igual que antes; de lo que si soy consciente, es que no es lo mas adecuado, ya que al entrar particulas de polvo, insectos, etc, al motor su longevidad es mas prematura, pero ahora vengo yo, y digo: hace años los filtros mas que necesarios, eran imprescindibles, ya que las carreteras/caminos que habia, dejaban mucho que desear, pero ahora de no ser que busques pistas de tierra, ó caminos sin asfaltar, es muy dificil encontrar vias en esas condiciones, por lo que yo ya te cuento, prescindo de los filtros (pero ya se a lo que atenerme) con los semiclasicos les hago muy pocos Km/año, y aunque esto les acorte su vida (al motor) pues asi les reparo con mas frecuencia, aunque hasta la fecha, todavia no me ha echo falta ninguna reparación, por esta causa.
Saludos.
Y volviendo al tema que ahora nos ocupa, el efecto "venturi" es en lo que esta basado el carburador, y en estos coches ya con inyección, se aplican otros parámetros, y funcionamientos diferentes, por lo que no acabo de comprender tus explicaciones, pero claro puede ser que yo sea un poco negado, y no comprenda tus explicaciones, pero puedes insistir hasta que me instruyas.
Y otra cosa en cuanto al vacio en la caja del filtro de aire, te cuento una experiencia personal, en varios coches (ya semiclasicos que tengo) hace tiempo que les he suprimido la caja ó tartera del filtro, y su filtro de aire, y nunca he tenido fallos, de hecho se siguen comportando igual que antes; de lo que si soy consciente, es que no es lo mas adecuado, ya que al entrar particulas de polvo, insectos, etc, al motor su longevidad es mas prematura, pero ahora vengo yo, y digo: hace años los filtros mas que necesarios, eran imprescindibles, ya que las carreteras/caminos que habia, dejaban mucho que desear, pero ahora de no ser que busques pistas de tierra, ó caminos sin asfaltar, es muy dificil encontrar vias en esas condiciones, por lo que yo ya te cuento, prescindo de los filtros (pero ya se a lo que atenerme) con los semiclasicos les hago muy pocos Km/año, y aunque esto les acorte su vida (al motor) pues asi les reparo con mas frecuencia, aunque hasta la fecha, todavia no me ha echo falta ninguna reparación, por esta causa.
Saludos.
jofracom arroba hotmail.com
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BERTERO
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Finisterrae944
No se...pero para mi me parece riesgoso dejar el filtro de aire abierto aunque tengamos mejores caminos etc.
Yo lo tengo con su filtro original y dentro de su compartimiento como debe
de ser en el auto,puedes lograr al tenerlo asi un rendimiento mejor pero cuanto ganas? cuanto arriesgas?.
Mi humilde opinion es de mejorarle la inyeccion,buscar soluciones sin modificar mecanicamente el auto aunque un 944 bien cuidado te dara muy buenos momentos.
Algo que pensaba para mejorarlo un poco era cambio de bujias y sistemas electrico,inyectores nuevos,cumplir con el periodo de recambio de filtros y como algo ya raro y que modificaria el auto es de ponerle el panel frontal abierto como el del S2 que al entrarle mas aire al radiador y motor mejora levemente su performance
Si quieres mas performance ya estariamos hablando de otras cosas que y yo no quisieramos hacerle al auto
Yo lo tengo con su filtro original y dentro de su compartimiento como debe
de ser en el auto,puedes lograr al tenerlo asi un rendimiento mejor pero cuanto ganas? cuanto arriesgas?.
Mi humilde opinion es de mejorarle la inyeccion,buscar soluciones sin modificar mecanicamente el auto aunque un 944 bien cuidado te dara muy buenos momentos.
Algo que pensaba para mejorarlo un poco era cambio de bujias y sistemas electrico,inyectores nuevos,cumplir con el periodo de recambio de filtros y como algo ya raro y que modificaria el auto es de ponerle el panel frontal abierto como el del S2 que al entrarle mas aire al radiador y motor mejora levemente su performance
Si quieres mas performance ya estariamos hablando de otras cosas que y yo no quisieramos hacerle al auto
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BERTERO
El Carburador de Venturi Fijo
El flujo de aire acelera a través de la garganta y pasajes de admisión, para llegar a los cilindros.
A mayor volumen de aire admitido, mayor es el vacío generado. Es decir, a mayor rendimiento volumétrico, mayor será la depresión en el garganta de admisión.
El carburador es sensible a las variaciones de presión y, entrega mayor volumen de combustible cuando la velocidad del aire es alta y gradualmente disminuye el suministro a medida que baja.
En alta, se utiliza el sistema principal de alimentación, que se encarga de atomizar la gasolina a través de su boquilla, en la garganta.
Ver la imagen.
Sin embargo, cuando la velocidad del aire no es suficiente para generar un vacío mínimo, el carburador deja de proveer combustible por su boquilla principal y utiliza el circuito de ralentí para hacer llegar gasolina.
Sistema de Baja Velocidad o Ralentí
La velocidad de ralentí es el número de revoluciones mínimas que requiere para mantenerse operando.
En ralentí, la mariposa de aceleración obstruye la garganta. Los cilindros siguen funcionando y bajo la mariposa se genera una presión negativa de 25 milímetros de mercurio.
Esta depresión es utilizada para arrastrar gasolina a través del sistema de baja velocidad, la que sale por un orificio o lumbrera de ralentí, que se encuentra más abajo de la mariposa de aceleración.
Ver la imagen.
Sistema de Transferencia
Una vez que la mariposa de aceleración recorre los primeros grados de apertura, descubre la lumbrera de ralentí rápido, del sistema de transferencia.
Mientras se alcanza el vacío necesario para que opere el circuito de alimentación principal, se utiliza el de transferencia, que sumistra gasolina a velocidad de ralentí rápido.
Ver la imagen.
Una vez que la mariposa de aceleración permite el flujo suficiente de aire, el sistema principal comienza el suministro de bencina e inutiliza el circuito de ralentí. El combustible, en el pozo de baja, es absorbido por el sistema principal. El gicleur de baja se transforma en jet de aire.
Cuando la válvula de admisión se cierra, el flujo de admisión es interrumpido en forma súbita. La inercia del aire produce una presión adicional, en el pasaje de culata, debido al agolpamiento de las moléculas del gas. Esta presión genera un onda (pulso a velocidad del sonido), que se aleja del cilindro pero sólo llega al punto donde la culata se conecta al múltiple de admisión. En este lugar, la onda retorna hacia el cilindro.
Si el pasaje de la culata tiene el largo apropiado, entonces la onda de presión llegará de vuelta justo en el momento que abre nuevamente la válvula. Esto es una ayuda, cuando se requiere mejorar la eficiencia de motor. Sin embargo, la modificación de culata para este efecto, ofrece mejoría dentro de un rango estrecho de rpm. Un pasaje de admisión con su largo optimizado para 6.000 rpm. es diferente a uno de 4.000 rpm. Antes de optimizar el largo de los pasajes de admisión, es necesario determinar las rpm de motor a las que se requiere obtener el mejor rendimiento volumétrico.
Flujómetro para Culatas de Competencia
El equipo mecánico, que permite hacer una lectura de la condición aerodinámica de los pasajes de admisión (flujómetro), mide la resistencia al flujo de aire. La máquina sopla o succiona aire a través de los ductos y basa sus mediciones en el valor de vacío que produce el desplazamiento del aire. A menor vacío menor resistencia al paso
Este equipo es necesario para realizar modificaciones confiables en los caños de admisión. Esmerilar la superficie interna para acrecentar el diámetro de los pasajes, no siempre trae beneficio. Los datos registrados en el flujómetro se analizan con un programa que entrega la información necesaria para mejorar el sistema de admisión.
Culatas de Carrera
No solamente se debe considerar la velocidad lineal de flujo, en la puesta punto de la culata de carrera. La mezcla recorre el sistema de admisión girando en forma de torbellino. Los pasajes de admisión contribuyen a mantener el movimiento giratorio del aire. Los medidores de turbulencia determinan el comportamiento del gas frente a la resistencia que recibe durante su avance.
Para mejor rendimiento de motor, el aire gira, al ingresar al cilindro, en forma paralela al pistón y también rueda en dirección perpendicular. Este movimiento se llama caída. El aire baja en dirección al pistón, y luego sube, formando un torbellino que favorece la velocidad con que se queman los gases. Este fenómeno de aceleración interna de la mezcla, mejora la tolerancia de la gasolina a detonar y, permite menos avance de encendido. Esto último, facilita el desplazamiento del pistón (en compresión), por unos milímetros más, sin recibir fuerza de expansión de los gases.
Los efectos de torbellino y caída, mejoran la potencia de motor sin aumentar el consumo de combustible. Igualmente se hace presente, que el efecto de turbulencia y caida disminuyen la velocidad lineal de la mezcla. Un buen sistema de admisión combina apropiadamente turbulencia, caida y velocidad.
En motores con relación de compresión menor a 12,5 es conveniente utilizar la turbulencia como forma de mejorar la eficiencia. Sin embargo, para relaciones mayores a 12,5 se da mayor importancia a la velocidad lineal de los gases.
espero poder solucionar tus dudas
todo lo leido sobre carburacion las las teorias de la fisica son iwalmente aplicables a la injeccion
un saludo
El flujo de aire acelera a través de la garganta y pasajes de admisión, para llegar a los cilindros.
A mayor volumen de aire admitido, mayor es el vacío generado. Es decir, a mayor rendimiento volumétrico, mayor será la depresión en el garganta de admisión.
El carburador es sensible a las variaciones de presión y, entrega mayor volumen de combustible cuando la velocidad del aire es alta y gradualmente disminuye el suministro a medida que baja.
En alta, se utiliza el sistema principal de alimentación, que se encarga de atomizar la gasolina a través de su boquilla, en la garganta.
Ver la imagen.
Sin embargo, cuando la velocidad del aire no es suficiente para generar un vacío mínimo, el carburador deja de proveer combustible por su boquilla principal y utiliza el circuito de ralentí para hacer llegar gasolina.
Sistema de Baja Velocidad o Ralentí
La velocidad de ralentí es el número de revoluciones mínimas que requiere para mantenerse operando.
En ralentí, la mariposa de aceleración obstruye la garganta. Los cilindros siguen funcionando y bajo la mariposa se genera una presión negativa de 25 milímetros de mercurio.
Esta depresión es utilizada para arrastrar gasolina a través del sistema de baja velocidad, la que sale por un orificio o lumbrera de ralentí, que se encuentra más abajo de la mariposa de aceleración.
Ver la imagen.
Sistema de Transferencia
Una vez que la mariposa de aceleración recorre los primeros grados de apertura, descubre la lumbrera de ralentí rápido, del sistema de transferencia.
Mientras se alcanza el vacío necesario para que opere el circuito de alimentación principal, se utiliza el de transferencia, que sumistra gasolina a velocidad de ralentí rápido.
Ver la imagen.
Una vez que la mariposa de aceleración permite el flujo suficiente de aire, el sistema principal comienza el suministro de bencina e inutiliza el circuito de ralentí. El combustible, en el pozo de baja, es absorbido por el sistema principal. El gicleur de baja se transforma en jet de aire.
Cuando la válvula de admisión se cierra, el flujo de admisión es interrumpido en forma súbita. La inercia del aire produce una presión adicional, en el pasaje de culata, debido al agolpamiento de las moléculas del gas. Esta presión genera un onda (pulso a velocidad del sonido), que se aleja del cilindro pero sólo llega al punto donde la culata se conecta al múltiple de admisión. En este lugar, la onda retorna hacia el cilindro.
Si el pasaje de la culata tiene el largo apropiado, entonces la onda de presión llegará de vuelta justo en el momento que abre nuevamente la válvula. Esto es una ayuda, cuando se requiere mejorar la eficiencia de motor. Sin embargo, la modificación de culata para este efecto, ofrece mejoría dentro de un rango estrecho de rpm. Un pasaje de admisión con su largo optimizado para 6.000 rpm. es diferente a uno de 4.000 rpm. Antes de optimizar el largo de los pasajes de admisión, es necesario determinar las rpm de motor a las que se requiere obtener el mejor rendimiento volumétrico.
Flujómetro para Culatas de Competencia
El equipo mecánico, que permite hacer una lectura de la condición aerodinámica de los pasajes de admisión (flujómetro), mide la resistencia al flujo de aire. La máquina sopla o succiona aire a través de los ductos y basa sus mediciones en el valor de vacío que produce el desplazamiento del aire. A menor vacío menor resistencia al paso
Este equipo es necesario para realizar modificaciones confiables en los caños de admisión. Esmerilar la superficie interna para acrecentar el diámetro de los pasajes, no siempre trae beneficio. Los datos registrados en el flujómetro se analizan con un programa que entrega la información necesaria para mejorar el sistema de admisión.
Culatas de Carrera
No solamente se debe considerar la velocidad lineal de flujo, en la puesta punto de la culata de carrera. La mezcla recorre el sistema de admisión girando en forma de torbellino. Los pasajes de admisión contribuyen a mantener el movimiento giratorio del aire. Los medidores de turbulencia determinan el comportamiento del gas frente a la resistencia que recibe durante su avance.
Para mejor rendimiento de motor, el aire gira, al ingresar al cilindro, en forma paralela al pistón y también rueda en dirección perpendicular. Este movimiento se llama caída. El aire baja en dirección al pistón, y luego sube, formando un torbellino que favorece la velocidad con que se queman los gases. Este fenómeno de aceleración interna de la mezcla, mejora la tolerancia de la gasolina a detonar y, permite menos avance de encendido. Esto último, facilita el desplazamiento del pistón (en compresión), por unos milímetros más, sin recibir fuerza de expansión de los gases.
Los efectos de torbellino y caída, mejoran la potencia de motor sin aumentar el consumo de combustible. Igualmente se hace presente, que el efecto de turbulencia y caida disminuyen la velocidad lineal de la mezcla. Un buen sistema de admisión combina apropiadamente turbulencia, caida y velocidad.
En motores con relación de compresión menor a 12,5 es conveniente utilizar la turbulencia como forma de mejorar la eficiencia. Sin embargo, para relaciones mayores a 12,5 se da mayor importancia a la velocidad lineal de los gases.
espero poder solucionar tus dudas
todo lo leido sobre carburacion las las teorias de la fisica son iwalmente aplicables a la injeccion
un saludo
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BERTERO
SE ME OLVIDO ESTO
El kit de admisión directa no debería por si solo ser causa de ningún aumento significativo de la potencia, con respecto al sistema de admisión de serie en perfecto estado, en la mayoría de los coches. Decimos en la mayoría porque hay coches con sistemas de serie más restrictivos que otros.
- Si la colocación del kit de admisión en un lugar poco propicio como sucede en muchos casos por pura estética, hace que el filtro absorva aire caliente o no tan frío como el que absorvía la admisión originalmente, existirá una perdida de rendimiento del motor importante.
- Si el kit de admisión esta bien instalado, y absorve aire posiblemente más frío que el que entraba en la admisión originalmente, entonces no presenta ningun perjuicio para el motor y puede ser que haya un verdadero aumento del rendimiento del motor. Es fácilmente demostrable que aproximadamente por cada 10 grados centígrados que consigamos bajar la temperatura del aire que entra por la admisión, conseguiremos un aumento del rendimiento de un 1%.
- En los coches actuales, el sistema de admisión de aire diseñado originalmente para el coche por el equipo de ingenieros de la marca aporta la cantidad de aire necesaria, y en las condiciones de temperatura más favorables para que la combustión sea óptima en todo momento, y el simple mantenimiento del sistema original garantiza un aporte de aire más que suficiente.
- Una reforma en el sistema de admisión original de aire no es tan sencilla como a priori pudiera parecer, pues las reformas importantes irían dirigidas a los colectores de admisión. Resumidamente para mejorar el llenado del cilindro en regímenes bajos se necesitan colectores de admisión largos y estrechos, pero este tipo de conductos limitan el llenado del cilindro a altas revoluciones a causa del rozamiento con las paredes. Los colectores de admisión de origen estan diseñados de tal manera que logren un compromiso entre el llenado del cilindro a altas revoluciones, sin perjudicar o perjudicando lo menos posible el llenado en medias y bajas revoluciones. La admisión variable consigue eliminar casi por completo esas limitaciones.
Preguntas y respuestas más frecuentes:
--> A pesar de lo que exponeis, yo he notado una mejoría al colocar mi Kit de admisión directa. ¿Puede ser posible?
Esa mejoría que notas puede que se deba a que el estado de tu sistema de admisión original no era el correcto, quizás el filtro estaba muy sucio e impedía una correcta circulación del aire, tambien lógicamente si has colocado el kit en un lugar adecuado y es bastante menos restrictivo que el sistema original puede haber alguna mejora. Además el peculiar sonido de las admisiones directas acrecenta la sensación de que el coche anda más; una prueba de una conocida revista demostró que el aumento de potencia no existía en algunos casos, y era mínimo en otros (1-1,5 cv). De todas formas como hemos comentado, si consigues alimentar al motor con aire más frío y un poco menos restringido que con la instalación de origen, entonces si es posible que haya un aumento real de la potencia.
--> Tengo que cambiar ahora mi filtro original, ¿Que opinais de los filtros de marcas como KN o Green que es similar al original y va en el mismo hueco?
Es una buena opción puesto que si llevas acabo el mantenimiento tal y como lo mandan, limpiándolo cada 5000km y impregnándolo en aceite especial, amortizarás su utilización en 50000km más o menos, y además los filtros con tela especial de algodón impregnados en aceite filtran muy bien, son menos restrictivos y algunos ofrecen mayor superficie de filtrado que los convencionales.
--> Todo lo que comentais parece coherente, pero los fabricantes de filtros garantizan que con sus filtros pasa un 20% más de aire.¿Que decís a eso?
Hay una cosa que es cierta, con los filtros o kits, debido a su diseño y al material con el que están hechos, la circulación de aire entre ellos es buena, bastante superior a la de los filtros convencionales, pero claro eso no quiere decir que necesariamente a nuestro motor le vaya a entrar más aire. Como veremos (muy resumidamente) en el proceso de llenado de aire del cilindro se conjugan varias fuerzas para asegurar un correcto llenado de los mismos, y si nuestro filtro de aire esta en perfecto estado, no debería de ser un impedimento para que los cilindros se llenen con el aire que necesitan.
Básicamente el llenado del cilindro se produce mientras la válvula de admisión está abierta y el pistón realiza el recorrido descendente, desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior, además mediante un solapamiento previo de la vávula de admisión con la válvula de escape, se aprovecha también la depresión que se forma con la violenta salida de los gases de escape. El aire entra en el cilindro principalmente porque el vacío que deja el pistón se transmite por el conducto de admisión para recoger el aire atmosférico e introducirlo. La cantidad de aire que pueda entrar más mediante un kit de admisión es mínima, si la comparamos con un sistema de admisión original en perfecto estado, a no ser que el sistema de nuestro coche sea muy restrictivo. Solo se consiguen auténticas optimizaciones de este llenado (en motores atmosféricos), modificando parámetros de diseño y de forma de los colectores de admisión, por eso los coches con admisión variable obtienen ligeras mejoras.
--> ¿Pero si me entrase más aire al cilindro, no se podría tambien enriquecer la mezcla y la ganancia de potencia sería considerable?
Desde luego que sí, esa es la función del Turbo, el cual consigue hacer el llenado del cilindro a una presión mayor que la atmosférica.
--> Todos los coches de competición y de rally basados en coches de serie los suelen llevar, ¿porque?
Como ya hemos dicho las verdaderas optimizaciones del llenado de aire de los cilindros en motores atmosféricos, se consiguen modificando parámetros de diseño y de forma de los colectores de admisión. Los coches de competición o rally basados en modelos de serie llevan modificaciones importantes en los conductos de admisión (generalmente más anchos y cortos que los de serie para favorecer un llenado en altas revoluciones) que hacen que el resto del sistema de admisión diseñado para los parámetros originales del coche, tenga también que ser modificado, pues para ese uso si que el sistema de serie es insuficiente.
--> ¿Cuales son entonces las verdaderas ventajas de poner un kit de admisión directa?
En los kits de admisión directa (y también en los filtros de aire deportivos suministrados por las mismas marcas), la duración del elemento filtrante es muy larga, pudiéndose limpiar si se precisa. Eso es una ventaja importante y con un correcto cuidado y limpiado por nuestra parte podremos tener siempre nuestro sistema de admisión funcionando casi al 100%. Además, aunque ya hemos comentado que las ganancias de potencia no son tantas como nos prometen, si es cierto que puede que mejoremos ligeramente la aspiración del vehículo.
--> ¿Como me recomendais colocar mi kits de admisión para poder obtener un ligero aumento de la potencia?
Obtendrás un ligero aumento de la potencia si consigues que el aire que entre por la admisión sea más fresco (más frío) que el que entraba originalmente. Normalmente las admisiones originales de los coches consiguen el aire más fresco dentro de sus posibles ubicaciones, así que para mejorar eso sólo te será posible con tomas de aire auxiliares o sistemas análogos.
Procura no colocar el kit de admisión cerca de fuentes de calor (colectores, turbo, culata...) ni lo pongas detrás del radiador, pues esa es una ubicación muy habitual y absorverás el aire caliente resultante de la refrigeración del agua.
El kit de admisión directa no debería por si solo ser causa de ningún aumento significativo de la potencia, con respecto al sistema de admisión de serie en perfecto estado, en la mayoría de los coches. Decimos en la mayoría porque hay coches con sistemas de serie más restrictivos que otros.
- Si la colocación del kit de admisión en un lugar poco propicio como sucede en muchos casos por pura estética, hace que el filtro absorva aire caliente o no tan frío como el que absorvía la admisión originalmente, existirá una perdida de rendimiento del motor importante.
- Si el kit de admisión esta bien instalado, y absorve aire posiblemente más frío que el que entraba en la admisión originalmente, entonces no presenta ningun perjuicio para el motor y puede ser que haya un verdadero aumento del rendimiento del motor. Es fácilmente demostrable que aproximadamente por cada 10 grados centígrados que consigamos bajar la temperatura del aire que entra por la admisión, conseguiremos un aumento del rendimiento de un 1%.
- En los coches actuales, el sistema de admisión de aire diseñado originalmente para el coche por el equipo de ingenieros de la marca aporta la cantidad de aire necesaria, y en las condiciones de temperatura más favorables para que la combustión sea óptima en todo momento, y el simple mantenimiento del sistema original garantiza un aporte de aire más que suficiente.
- Una reforma en el sistema de admisión original de aire no es tan sencilla como a priori pudiera parecer, pues las reformas importantes irían dirigidas a los colectores de admisión. Resumidamente para mejorar el llenado del cilindro en regímenes bajos se necesitan colectores de admisión largos y estrechos, pero este tipo de conductos limitan el llenado del cilindro a altas revoluciones a causa del rozamiento con las paredes. Los colectores de admisión de origen estan diseñados de tal manera que logren un compromiso entre el llenado del cilindro a altas revoluciones, sin perjudicar o perjudicando lo menos posible el llenado en medias y bajas revoluciones. La admisión variable consigue eliminar casi por completo esas limitaciones.
Preguntas y respuestas más frecuentes:
--> A pesar de lo que exponeis, yo he notado una mejoría al colocar mi Kit de admisión directa. ¿Puede ser posible?
Esa mejoría que notas puede que se deba a que el estado de tu sistema de admisión original no era el correcto, quizás el filtro estaba muy sucio e impedía una correcta circulación del aire, tambien lógicamente si has colocado el kit en un lugar adecuado y es bastante menos restrictivo que el sistema original puede haber alguna mejora. Además el peculiar sonido de las admisiones directas acrecenta la sensación de que el coche anda más; una prueba de una conocida revista demostró que el aumento de potencia no existía en algunos casos, y era mínimo en otros (1-1,5 cv). De todas formas como hemos comentado, si consigues alimentar al motor con aire más frío y un poco menos restringido que con la instalación de origen, entonces si es posible que haya un aumento real de la potencia.
--> Tengo que cambiar ahora mi filtro original, ¿Que opinais de los filtros de marcas como KN o Green que es similar al original y va en el mismo hueco?
Es una buena opción puesto que si llevas acabo el mantenimiento tal y como lo mandan, limpiándolo cada 5000km y impregnándolo en aceite especial, amortizarás su utilización en 50000km más o menos, y además los filtros con tela especial de algodón impregnados en aceite filtran muy bien, son menos restrictivos y algunos ofrecen mayor superficie de filtrado que los convencionales.
--> Todo lo que comentais parece coherente, pero los fabricantes de filtros garantizan que con sus filtros pasa un 20% más de aire.¿Que decís a eso?
Hay una cosa que es cierta, con los filtros o kits, debido a su diseño y al material con el que están hechos, la circulación de aire entre ellos es buena, bastante superior a la de los filtros convencionales, pero claro eso no quiere decir que necesariamente a nuestro motor le vaya a entrar más aire. Como veremos (muy resumidamente) en el proceso de llenado de aire del cilindro se conjugan varias fuerzas para asegurar un correcto llenado de los mismos, y si nuestro filtro de aire esta en perfecto estado, no debería de ser un impedimento para que los cilindros se llenen con el aire que necesitan.
Básicamente el llenado del cilindro se produce mientras la válvula de admisión está abierta y el pistón realiza el recorrido descendente, desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior, además mediante un solapamiento previo de la vávula de admisión con la válvula de escape, se aprovecha también la depresión que se forma con la violenta salida de los gases de escape. El aire entra en el cilindro principalmente porque el vacío que deja el pistón se transmite por el conducto de admisión para recoger el aire atmosférico e introducirlo. La cantidad de aire que pueda entrar más mediante un kit de admisión es mínima, si la comparamos con un sistema de admisión original en perfecto estado, a no ser que el sistema de nuestro coche sea muy restrictivo. Solo se consiguen auténticas optimizaciones de este llenado (en motores atmosféricos), modificando parámetros de diseño y de forma de los colectores de admisión, por eso los coches con admisión variable obtienen ligeras mejoras.
--> ¿Pero si me entrase más aire al cilindro, no se podría tambien enriquecer la mezcla y la ganancia de potencia sería considerable?
Desde luego que sí, esa es la función del Turbo, el cual consigue hacer el llenado del cilindro a una presión mayor que la atmosférica.
--> Todos los coches de competición y de rally basados en coches de serie los suelen llevar, ¿porque?
Como ya hemos dicho las verdaderas optimizaciones del llenado de aire de los cilindros en motores atmosféricos, se consiguen modificando parámetros de diseño y de forma de los colectores de admisión. Los coches de competición o rally basados en modelos de serie llevan modificaciones importantes en los conductos de admisión (generalmente más anchos y cortos que los de serie para favorecer un llenado en altas revoluciones) que hacen que el resto del sistema de admisión diseñado para los parámetros originales del coche, tenga también que ser modificado, pues para ese uso si que el sistema de serie es insuficiente.
--> ¿Cuales son entonces las verdaderas ventajas de poner un kit de admisión directa?
En los kits de admisión directa (y también en los filtros de aire deportivos suministrados por las mismas marcas), la duración del elemento filtrante es muy larga, pudiéndose limpiar si se precisa. Eso es una ventaja importante y con un correcto cuidado y limpiado por nuestra parte podremos tener siempre nuestro sistema de admisión funcionando casi al 100%. Además, aunque ya hemos comentado que las ganancias de potencia no son tantas como nos prometen, si es cierto que puede que mejoremos ligeramente la aspiración del vehículo.
--> ¿Como me recomendais colocar mi kits de admisión para poder obtener un ligero aumento de la potencia?
Obtendrás un ligero aumento de la potencia si consigues que el aire que entre por la admisión sea más fresco (más frío) que el que entraba originalmente. Normalmente las admisiones originales de los coches consiguen el aire más fresco dentro de sus posibles ubicaciones, así que para mejorar eso sólo te será posible con tomas de aire auxiliares o sistemas análogos.
Procura no colocar el kit de admisión cerca de fuentes de calor (colectores, turbo, culata...) ni lo pongas detrás del radiador, pues esa es una ubicación muy habitual y absorverás el aire caliente resultante de la refrigeración del agua.
Hola, primero lo voy a estudiar, y espero que antes de navidad pueda presentarme a examen, ya que para digerir esto necesito tiempo, y tambien imprimirlo. Pero esto es para carburación, ¿tendrias algo similar para la inyección?, ya que asi podria estudiar ambas cosas y comparar.
Saludos.
Saludos.
jofracom arroba hotmail.com
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BERTERO
Estos son los dos diferentes soportes en que van apoyados los radiadores, como noto que no se aprecia bien le voy ha hacer otra foto, y la pondre.
Saludos.
Saludos.
Última edición por jofracom el 24-Dic-2005, 16:35, editado 1 vez en total.
jofracom arroba hotmail.com
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BERTERO
INYECCIÓN EN MOTORES DE GASOLINA
En la actualidad los sistemas de inyección han desplazado a los carburadores debido a que cumplen mejor con su cometido, que es proporcionar la cantidad justa de combustible en cada momento. Reducen el consumo y se ajustan mejor a las normativas vigentes de emisión de gases de escape.
2.1.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN
La misión de la inyección de gasolina es hacer a cada cilindro el combustible adecuado en cada momento acorde con las necesidades del motor. Las exigencias del motor varían muy rápidamente, con lo cual necesitamos un sistema muy eficaz y que controle los datos necesarios para la correcta administración de combustible. De ahí que los sistemas electrónicos de inyección sean los más adecuados. Éstos pueden controlar una enorme cantidad de datos de servicio para transformarlos en señales eléctricas mediante captadores. Estas señales se hacen llegar a la unidad de control de la instalación que las procesa y calcula inmediatamente los caudales necesarios.
2.2.- SISTEMAS DE CONTROL DE LLENADO DE AIRE EN LOS CILINDROS
En los motores de inyección, la masa de aire aportada es decisiva para conseguir un buen par motor y una buena potencia. El par motor entregado es proporcional a la masa de aire aportada.
En los sistemas convencionales, la mariposa es accionada mecánicamente por una varilla o cable, unida al pedal del acelerador. La posición de la mariposa afecta a la apertura del conjunto de admisión y controla el paso del aire aspirado por el motor. Esta información se transmite mediante conexiones eléctricas a la unidad de control. La unidad de control recibe así información acerca de la cantidad de aire y la temperatura del mismo.
Sistema EGAS (acelerador electrónico): La unidad de control electrónica se hace cargo de los movimientos de la mariposa, mediante un pequeño motor. Un sensor solidario a la mariposa indica el ángulo de giro de la misma. El acelerador actúa sobre 2 potenciómetros de movimiento opuesto, que mandan información a la unidad de control de los deseos de aceleración o deceleración del conductor. Si el sistema detecta alguna anomalía en la instalación, inmediatamente se activa un modo de emergencia que permita evitar situaciones de peligro.
Este sistema EGAS está integrado en la unidad de control que regula también la inyección, no existe por separado. Permite una composición óptima de la mezcla.
Realimentación de los gases de escape (AGR): Consiste en introducir al cilindro una parte de los gases quemados, en el momento de la admisión de los gases frescos. El objeto de introducir estos gases inertes, es el de reducir la emisión de óxidos de nitrógeno, al mismo tiempo que se baja la temperatura de combustión.
Normalmente la cantidad de gases residuales está regulada por una unidad de control, que actúa en función del número de revoluciones y de las exigencias del conductor. El sistema consta de un conducto que une el colector de escape con el de admisión, cuya sección de paso está regulada por una válvula, que a su vez está regulada por la mencionada unidad de control.
Sobrealimentación dinámica: El par motor es proporcional al aire que entra en los cilindros. Éstos, que entran en la fase de aspiración, entran, como mucho, a una presión de 1 atm. Se puede aumentar el par, dentro de unos límites, aumentando la presión de entrada de los gases frescos. A esto es a lo que se denomina sobrealimentación. Existen varios tipos:
Sobrealimentación por tubo oscilante de admisión
Geometría variable del tubo de admisión
Sistema combinado de tubos de admisión de resonancia y de tubo oscilante
Sobrealimentación mecánica
Turboalimentación por gases de escape
Sobrealimentador VTG
Sobrealimentador VST
2.3.- INYECCIÓN DE LA GASOLINA
En la actualidad predominan los sistemas de inyección en los que la formación de la mezcla se realiza fuera de la cámara de combustión (inyección en tubo de admisión). Los sistemas de inyección interna, o de inyección directa en la cámara de combustión, están ganando importancia por ser los más adecuados para la reducción de consumo de combustible.
2.3.1.- Formación externa: La mezcla de combustible y aire se realiza fuera de la cámara de combustión, en el tubo de admisión.
Inyección individual: Cada cilindro tiene una válvula de inyección que inyecta delante de la válvula de admisión del cilindro. Dentro de estos sistemas tenemos:
Sistema de inyección mecánica K - Jetronic: Inyecta el combustible de forma continua, por medio de una bomba eléctrica que manda el combustible al sistema, obteniéndose la dosis adecuada en función del aire aspirado por el motor. Es un Sistema mecánico, pues combustible va impulsado por la bomba a la presión adecuada.
Sistema de inyección mixto KE - Jetronic: La misión es la misma que el anterior, pero la composición interna es distinta. La presión de llegada de la bomba de gasolina hace que la membrana se abra permitiendo la comunicación del regulador de mezcla con el retorno al depósito, disminuyendo la presión en el sistema. Si la presión disminuye mucho, se cierra la membrana impidiéndose dicha salida y aumentando la presión del sistema. En todo momento la membrana de cierre realiza el ajuste de la presión.
Sistema de inyección electrónica L - Jetronic: Es un sistema de inyección individual (multipunto) que inyecta el combustible antes de la válvula de admisión, y de una forma discontinua en los inyectores, una vez en todos por vuelta de cigüeñal.
Sistema de inyección electrónica LH - Jetronic: En un sistema de inyección indirecta, discontinua, simultánea, igual que el L- Jetronic, pero con algunas particularidades.
Sistema de inyección Motronic: Es también un sistema de inyección indirecta, discontinua, simultánea y multipunto, al igual que los L - Jetronic y LH - Jetronic. Ofrece la innovación de integrar en la unidad de control los sistemas de inyección y de encendido.
Inyección Central: También existen sistemas de inyección central, con una válvula de inyección única en el tubo central del colector de admisión, que inyecta a todos los cilindros de forma intermitente. Dos son los más relevantes: Bosch Mono - Jetronic y Mono - Monotronic.
Bosch Mono - Jetronic: Los componentes son similares a los L - Jetronic, para llevar el combustible y componentes eléctricos de regulación y sondas de información a la unidad de control que suele estar integrada para mandar la cantidad a inyectar y la chispa de encendido a producir, del tipo motronic explicado antes.
Bosch Mono - Monotronic: Es un sistema más perfeccionado que el anterior. El perfeccionamiento radica en la unidad de control integrada para los sistemas de encendido e inyección.
2.3.2.- Formación Interna: La mezcla y la inyección se realizan en la cámara de combustión.
Inyección directa: El motor aspira aire mediante la válvula de admisión, y el inyector inyecta el combustible en la cámara de combustión. Posee una bomba de alta presión, que recibe el combustible de una bomba eléctrica que lo aspira del depósito y lo pone a disposición del inyector a una presión de entre 50 y 120 atm (por debajo de las presiones en motores diesel). A medida que aumenta la velocidad de giro, aumenta la presión.
3.- SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL
3.1.- BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA
Estas bombas disponen por cada cilindro del motor de un elemento de bombeo que consta de cilindro de bomba y de émbolo de bomba. El émbolo de bomba se mueve en la dirección de suministro por el árbol de levas accionado por el motor, y retrocede empujado por el muelle del émbolo.
Los elementos de bomba están dispuestos en línea. La carrera de émbolo es invariable. Para hacer posible una variación del caudal de suministro, existen en el émbolo aristas de mando inclinadas, de forma tal que al girar el émbolo mediante una varilla de regulación, resulte la carrera útil deseada. Entre la cámara de alta presión de bomba y el comienzo de la tubería de impulsión, existen válvulas de presión adicionales según las condiciones de inyección. Estas válvulas determinan un final de inyección exacto, evitan inyecciones ulteriores en el inyector y procuran un campo característico uniforme de bomba
Bomba de inyección en línea estándar PE
El comienzo de suministro queda determinado por un taladro de aspiración que se cierra por la arista superior del émbolo. Una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el émbolo, que deja libre la abertura de aspiración, determina el caudal de inyección.
La posición de la varilla de regulación es controlada con un regulador mecánico de fuerza centrifuga o con un mecanismo actuador eléctrico.
Bomba de inyección en línea con válvula de corredera
Esta bomba se distingue de una bomba de inyección en linea convencional, por una corredera que se desliza sobre el émbolo de la bomba mediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa, y con ello también el comienzo de suministro o de inyección. La posición de la válvula corredera se ajusta en función de diversas magnitudes influyentes. En comparación con la bomba de inyección en linea estándar PE, la bomba de inyección en linea con válvula de corredera tiene un grado de libertad de adaptación adicional.
3.2.- BOMBAS DE INYECCIÓN ROTATIVAS
Estas bombas tienen se sirven de un regulador de revoluciones mecánico para regular el caudal de inyección así como de un regulador hidráulico para variar el avance de inyección. En bombas rotativas controladas electrónicamente se sustituyen los elementos mecánicos por actuadores electrónicos. Las bombas rotativas solo tienen un elemento de bombeo de alta presión para todos los cilindros.
Bomba de inyección rotativa de émbolo axial
Esta bomba consta de una bomba de aletas que aspira combustible del depósito y lo suministra al interior de la cámara de bomba. Un émbolo distribuidor central que gira mediante un disco de levas, asume la generación de presión y la distribución a los diversos cilindros. Durante una vuelta del eje de accionamiento, el embolo realiza tantas carreras como cilindros del motor a de abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferior del disco de leva se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos y originan así en el émbolo distribuidor un movimiento de elevación adicional al movimiento de giro.
En la bomba rotativa convencional de émbolo axial VE con regulador mecánico de revoluciones por fuerza centrifuga, o con mecanismo actuador regulado electrónicamente, existe una corredera de regulación que determina la carrera útil y dosifica el caudal de inyección. El comienzo de suministro de la bomba puede regularse mediante un anillo de rodillos (variador de avance). En la bomba rotativa de émbolo axial controlada por electroválvula, existe una electroválvula de alta presión controlada electrónicamente, que dosifica el caudal de inyección, en lugar de la corredera de inyección. Las señales de control y regulación son procesadas en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). El número de revoluciones es regulado mediante la activación apropiada del elemento actuador.
Bomba de inyección rotativa de émbolos radiales
Esta bomba se caracteriza por utilizar émbolos radiales para generar presión. Pueden ser dos o cuatro émbolos radiales que son accionados por un anillo de levas. Una electroválvula de alta presión dosifica el caudal de inyección. El comienzo de la inyección se regula mediante el giro del anillo de levas, con el variador de avance. Igual que en la bomba de émbolo axial controlada por electroválvula, todas las señales de control y regulación se procesan en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Mediante la activación apropiada del elemento actuador se regula el número de revoluciones.
3.3.- BOMBAS DE INYECCIÓN INDIVIDUALES
Bombas de inyección individuales PF
Estas bombas (aplicadas en motores pequeños, locomotoras diesel, motores navales y maquinaria de construcción) no tienen árbol de levas propio, pero corresponden sin embargo en su funcionamiento a la bomba de inyección en línea PE. En motores grandes, el regulador mecánico-hidráulico o electrónico esta adosado directamente al cuerpo del motor. La regulación del caudal determinada por el se transmite mediante un varillaje integrado en el motor.
Las levas de accionamiento para las diversas bombas de inyección PF, se encuentran sobre el árbol de levas correspondiente al control de válvulas del motor. Por este motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas. Aquí puede conseguirse un ángulo de variación de algunos grados mediante la regulación de un elemento intermedio (por ejemplo situando un balancín entre el árbol de levas y el impulsor de rodillo).
Las bombas de inyección individuales son apropiadas también para el funcionamiento con aceites pesados viscosos.
Unidad bomba-inyector UIS
El sistema bomba-inyector (UIS Unit Inyector System) de Bosch, se introdujo en el Volkswagen Passat a finales de 1998 con una nueva generación de motores diesel de inyección directa, que esta teniendo una gran aceptación debido a las altas prestaciones que dan los motores alimentados con este sistema de inyección (ejemplo los 150 CV de potencia que alcanzan motores con una cilindrada menor de 2000 cc), así como alcanzar unos consumos bajos y una reducción en las emisiones contaminantes
La bomba de inyección y el inyector constituyen una unidad. Por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada bien directamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancín, por parte del árbol de levas del motor.
Debido a la supresión de las tuberías de alta presión, es posible una presión de inyección esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas de inyección en linea y rotativas. Con esta elevada presión de inyección y mediante la regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección), es posible una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel.
Unidad bomba-tubería-inyector UPS
Este sistema trabaja según el mismo procedimiento que la unidad de bomba-inyector. Se trata aquí de un sistema de inyección de alta presión estructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos por una tubería corta de inyección. El sistema UPS dispone de una unidad de inyección por cada cilindro del motor, la cual es accionada por el árbol de levas del motor.
Una regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección) aporta una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel. En combinación con la electro-válvula de conmutación rápida, accionada electrónicamente, se determina la correspondiente característica de cada proceso de inyección en particular.
3.4.- SISTEMA DE INYECCIÓN POR ACUMULADOR
Common Rail CR
En la inyección de acumulador "Common Rail" se realizan por separado la generación de presión y la inyección. La presión de inyección se genera independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección y esta a disposición en el "Rail" (acumulador). El momento y el caudal de inyección se calculan en la unidad de control electrónica ECU y se realizan por el inyector en cada cilindro del motor, mediante el control de una electroválvula.
3.4.1.- COMMON RAIL. FUNDAMENTOS Y RESEÑAS HISTÓRICAS
Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilística es la primera en aplicar este sistema de alimentación en los motores diesel de inyección directa. Desde 1986 cuando apareció el Croma TDI, primer automóvil diesel de inyección directa del mundo. Se daba el primer paso hacia este tipo de motores de gasóleo que tenían una mayor eficacia de combustión.
Gracias a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes, los automóviles diesel podían garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultáneamente. Quedaba un problema: el ruido excesivo del propulsor a bajos regímenes de giro y en los "transitorios".
Y es aquí donde comienza la historia del Unijet o mejor dicho, el estudio de un sistema de inyección directa más evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustión. Esta búsqueda llevará algunos años más tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo.
Para resolver el problema, solamente existían dos posibilidades: conformarse con una acción pasiva y aislar después el motor para impedir la propagación de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyección capaz de reducir el ruido de combustión.
Decididos por esta segunda opción, los técnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la búsqueda del principio del "Common-Rail", descartando después de análisis cuidadosos otros esquemas de la inyección a alta presión. Estos sistemas no permitían gestionar la presión de modo independiente respecto al número de revoluciones y a la carga del motor, ni permitían la preinyección, que son precisamente los puntos fuertes del Unijet.
Nacido del trabajo de los investigadores de la Universidad de Zurich, nunca aplicado anteriormente en un automóvil, el principio teórico sobre el que se inició el trabajo era simple y genial al mismo tiempo. Continuando con la introducción de gasóleo en el interior de un depósito, se genera presión dentro del mismo depósito, que se convierte en acumulador hidráulico ("rail"), es decir, una reserva de combustible a presión disponible rápidamente.
Tres años después, en 1990, comenzaba la prefabricación del Unijet, el sistema desarrollado por Magneti Marelli, Centro de Investigación Fiat y Elasis sobre el principio del "Common Rail". Una fase que concluía en 1994, cuando Fiat Auto decidió seleccionar un socio con la máxima competencia en el campo de los sistemas de inyección para motores diesel. El proyecto se cedió posteriormente a Robert Bosch para la parte final del trabajo, es decir, la conclusión del desarrollo y la industrialización.
Así, once años después del Croma TDI, en octubre de 1997, llegó al mercado otro automóvil de récord: el Alfa 156 JTD equipado con un revolucionario turbodiesel que aseguraba resultados impensables hasta ese momento. Los automóviles equipados con este motor son increíblemente silenciosos, tienen una respuesta tan brillante como la de los propulsores de gasolina y muestran, respecto a un motor de precámara análogo, una mejora media de las prestaciones del 12%, además de una reducción de los consumos del 15%. El éxito de los Alfa 156 con motor JTD fue inmediato y rápidamente, además de ser empleado en otros modelos de Fiat Auto, muchas otras marcas automovilísticas adoptaron propulsores similares.
Ahora llega la segunda generación de los motores JTD, en los Multijet. El principio técnico sobre el que se basa el desarrollo del Multijet es simple. En los motores de tipo "Common Rail" (Unijet) se divide la inyección en dos fases una preinyección, o inyección piloto, que eleva la temperatura y la presión en el cilindro antes de hacer la inyección principal para permitir así una combustión más gradual, y resultando un motor más silencioso
El sistema Multijet evolución del principio "Common Rail" que aprovecha el control electrónico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un número mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet. De este modo, la cantidad de gasóleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se reparte en más partes; de esta manera, se obtiene una combustión más gradual. El secreto del Multijet se basa en las características del diseño de centralita e inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí. Dicho proceso de inyección, desarrollado por los investigadores de Fiat Auto, asegura un control más preciso de las presiones y de las temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor aprovechamiento del aire introducido en los cilindros
SEGUNDA PARTE
COMBUSTIÓN EN MOTORES ALTERNATIVOS
1.- MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA
Alrededor de la chispa que salta en la bujía del motor se crea el llamado foco de encendido inicial, que propaga la combustión formando un frente de llama, por el cual se va quemando el combustible a medida que es alcanzado y se produce una subida de la presión. La velocidad con la que se inflama el combustible queda determinada por la relación aire/gasolina.
Así pues, se dice que la mezcla es rica cuando se sufre un exceso de gasolina, pero esto significa que no hay suficiente aire como para quemar todo el combustible, por lo cual se éste se desperdiciaría. Y llamamos mezcla pobre a la que tiene exceso de aire, por lo que la combustión es demasiado lenta, el motor se calienta y no rinde como debería.
Cuando las condiciones no producen una combustión normal, puede producirse dos clases de fenómenos: detonación y autoencendido.
En la detonación, todo ocurre de manera normal, hasta que una cantidad de mezcla aún no quemada explota, produciendo una anticipación en la combustión y una presión innecesaria en la cabeza del pistón, aumentando también las temperaturas, siendo posible un autoencendido.
El autoencendido consiste en la inflamación de la mezcla por culpa de un punto demasiado caliente en la cámara de combustión. Más tarde, además, la chispa salta, por lo que no nos encontramos con un frente de llama, si no con dos. Todo esto produce que tanto la presión como la temperatura aumenten.
Estos son dos fenómenos distintos, pero pueden darse pie el uno al otro, provocando el picado del motor.
Tanto la forma de la cámara como la ubicación de la bujía influyen a la hora de la combustión. Ésta siempre se sitúa en la culata, sin importar el tipo de cámara que sea.
Una cámara debe alejar al máximo el riesgo de picado, por lo que la forma debe permitir que la mayor parte de la mezcla se inflame con el salto de la chispa. Para ello, la bujía debe ubicarse en el lugar de mayor volumen.
Bañera: Esta cámara se utiliza en motores de pequeña cilindrada. En ella, las válvulas se colocan de forma paralela, y la bujía puede colocarse centrada, aunque el frente de llama debería recorrer distancias excesivas.
Cuña: Con ella se reduce notablemente el riesgo de detonación, puesto que la bujía se encuentra en la zona que más gas recoge.
Hemisférica: El sistema de mando de las válvulas es la mayor pega de este tipo de cámaras. Permite utilización de grandes válvulas y posición céntrica de la bujía, por lo que alcanza elevadas potencias.
Alta turbulencia: En ella, se coloca el colector de admisión con cierta inclinación, produciendo una correcta turbulencia de los gases hacia la parte inferior del cilindro en forma de torbellino.
2.- MOTORES DIESEL. FORMAS DE CULATA
En el momento de penetrar en la cámara de compresión las primeras gotas de combustible, éstas se encuentran rodeadas de aire comprimido, cuya temperatura esta próxima a los 600ºC. Ésta temperatura es más que suficiente para que el gasoil inflame, pero éste solo lo hará cuando la temperatura se comunique al líquido. Este periodo de transferencia de calor es muy pequeño, pero apreciable. Este tiempo transcurrido entre la entrada del combustible y su inflamación se denomina retardo al inicio de la inflamación. Una vez inflamado, la combustión es más rápida que en un motor de gasolina, ya que se produce una autentica detonación. A partir de este momento se sigue inyectando el combustible que se incendia inmediatamente. Como consecuencia, el golpeteo característico de los motores diesel, y su mayor presencia al ralentí, donde el período de inyección en muy breve y las explosiones se repiten constantemente.
Si el aire del interior del cilindro está en reposo, la transferencia de calor a las primeras gotas de combustible es muy lenta, enfriándose el aire y retardando más aún la inflamación. Por el contrario, si hay un fuerte movimiento relativo entre las gotas y el aire, éstas se calientan muy rápidamente y la combustión es más progresiva y rápida.
Éste problema ha sido objeto de muchos estudios y soluciones, que favorezcan la combustión y como consecuencia, al rendimiento. Algunas afectan al propio pistón, de manera que el flujo de aire sea más turbulento. Estos sistemas de combustión o formas de culata, pueden clasificarse en 4: Inyección directa, Precombustión o antecámara, combustión separada y acumulador de aire.
Inyección directa: El inyector, asoma en el centro de la cámara de combustión y lanza el chorro bien pulverizado, gracias a unos orificios muy finos, sobre la superficie del pistón, que, lógicamente, está a mayor temperatura que las paredes de la camisa del cilindro, debido a la ausencia de refrigeración en esta zona. La presión oscila ente las 130 y 300 atm. A su vez, la cabeza del pistón suele tener forma toroidal o esférica, para provocar una turbulenta mayor.
Este método tiene como ventajas el ser el más económico en consumo de gasoil, y la facilidad de arranque sin necesidad de calentadores. Como inconveniente, es un motor ruidoso a bajo régimen.
Precombustión o antecámara: La presión de inyección en menor, entre las 80 y 120 atm. Al subir el pistón, se encierran en la antecámara casi la mitad del aire caliente comprimido. En esta antecámara es donde el inyector inyecta de una vez todo el combustible, donde se produce una inflamación y la combustión de alrededor de un tercio del combustible inyectado. Debido a esta inflamación, el resto del combustible sale hacia la cámara de combustión por medio de unos finos agujeros o atomizadores que lo pulverizan finamente produciéndose su total inflamación. Este sistema tiene la desventaja de que el aire entra en contacto con muchas paredes, con su consecuente enfriamiento y su dificultad para el funcionamiento en frío. De ahí que se haga necesario el uso de calentadores en el momento del arranque. Como ventaja, es un motor menos ruidoso, gracias a la menor presión de inyección.
Combustión separada o cámara auxiliar: La presión oscila entre las 80 y 130 atm. Es una variante mejorada del anterior. Casi todo el aire, unos 2/3 del total, se acumula en esta cámara auxiliar que comunica con el cilindro por un conducto ancho de forma circular. Esto provoca que en la admisión, el aire entre formando turbulencias en la cámara. En este momento, el inyector inyecta combustible en la cámara, produciéndose una violenta inflamación del total del combustible. Los gases ardiendo pasan al interior del cilindro por medio de este conducto, lo que suaviza un poco su violencia.
Acumulador de aire: El aire es comprimido y reducido en el acumulador, a una presión de entre 100 y 130 atm. El inyector lanza el choro al venturi, donde empieza a inflamarse el combustible. El calor dilata el aire del acumulador, que puede estar formado en el pistón, saliendo al cilindro y terminando la combustión del gasoil a medida que se inyecta. Actualmente este sistema es poco usado, debido a su alto consumo, aunque tiene un funcionamiento muy suave y buen arranque en frío.
2.1.- ANOMALÍAS EN LA COMBUSTION DIESEL
Baja presión de compresión:
Se produce un golpeteo metálico agudo debido a que la temperatura del aire comprimido es baja. (La distancia o abertura entre las curvas de presión de compresión y la temperatura de encendido de la mezcla tiene a ser mas pequeña que lo normal).
Debido a esto, se necesita un largo tiempo para que la mezcla alcance su punto de encendido.
La baja presión de compresión produce un periodo de demora del encendido más largo, por lo cual la cantidad de combustible sin quemar en el interior de la cámara es mayor que lo normal, (las gotas se demoran tiempo en evaporarse), y una vez que estas se encienden, toda esa gran cantidad de combustible se quema rápidamente todo a la vez. Esto hace que la temperatura y la presión dentro del la cámara suban mucho mas alto que lo normal. El aumento agudo de la presión en el interior de la carrera hace que el aire golpee en la cabeza del pistón, y en las paredes del cilindro con una fuerza explosiva, esto hace emitir, un sonido metálico agudo, que se conoce como golpeteo diesel.
Una baja presión de compresión, algunas veces produce humo blanco, esto es debido a que el encendido ocurre después del P.M.S y cuando el pistón esta descendiendo. La temperatura desciende y la llama no se extiende en el periodo de propagación de la llama, sino que se apaga rápidamente.
Tiempo prematuro de la inyección del combustible.
También se escucha un pesado golpeteo diesel cuando el combustible es inyectado demasiado temprano (antes del instante preciso).
El tiempo prematuro de inyección se refiere que el combustible es inyectado al interior de la cámara, antes que la temperatura del aire sea ideal, por lo tanto las gotas de combustible, se evaporan en forma mas lenta que lo normal y requieren de un tiempo mas largo antes de que pueden encenderse, esto lleva a un periodo de demora del encendido, mas largo; por lo tanto una vez que el combustible se enciende una gran cantidad se quema enseguida, esto es lo que produce el golpeteo diesel.
Tiempo de la inyección del combustible retardada
El tiempo de inyección retardada, no permite el tiempo suficiente para que las gotas se evaporen, por lo tanto el encendido ocurre cuando el pistón comienza a bajar; la temperatura y la presión comienza a bajar inmediatamente, y por lo tanto la llama no se extiende demasiado en el periodo de propagación de la llama, y esta pronto se apaga, por esta razón algo del combustible se evapora, el cual se descarga sin ser quemado lo que da como resultado humo blanco a través del tubo de escape.
Baja presión en la inyección.
A presión normal, durante la inyección el combustible se atomiza bien; pero si la presión de inyección del combustible es baja, este no se atomiza bien, y el tamaño de las gotas de combustible es más grande de lo normal.
Estas grandes gotas toman mas tiempo en evaporarse y encenderse lo que da como resultado un periodo de demora del encendido mas largo. Por lo tanto una gran cantidad de combustible se quema rápidamente de una vez y causa el fuerte golpeteo diesel.
Excesiva inyección de combustible.
Falta oxigeno en la cámara de combustión, el oxigeno es quemado totalmente durante el periodo de combustión directa, cuando la inyección es normal, pero cuando hay un exceso de inyección de combustible, no puede mezclarse el aire y se calcina por el alto calor. El combustible sin quemar se transforma en carbón y es este carbón el que produce humo negro.
En definitiva, podemos afirmar que el motor diesel funciona bien cuando el combustible se quema normalmente. Una alta presión de compresión y una apropiada inyección de combustible, son las 2 condiciones esenciales para la combustión normal y total del combustible
ANEXO DE ILUSTRACIONES
Sistema de inyección mecánica KE-Jetronic
Sistema de inyección electrónica L-Jetronic
Sistema de inyección Motronic
Sistema de inyección LH-Jetronic
Sistema Common Rail
BIBLIOGRAFÍA
ARIAS PAZ - MANUAL DE AUTOMÓVILES, 55ª Edición Año 2004
CONSTRUCCIÓN Y MANEJO DE MOTORES DIESEL MARINOS Y ESTACIONARIOS - Pedro miranda
MOTORES ENDOTÉRMICOS - Dante Giacosa
ILUSTRACIONES - Sitio Web MECÁNICA VIRTUAL para estudiantes de automoción
un saludo
En la actualidad los sistemas de inyección han desplazado a los carburadores debido a que cumplen mejor con su cometido, que es proporcionar la cantidad justa de combustible en cada momento. Reducen el consumo y se ajustan mejor a las normativas vigentes de emisión de gases de escape.
2.1.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN
La misión de la inyección de gasolina es hacer a cada cilindro el combustible adecuado en cada momento acorde con las necesidades del motor. Las exigencias del motor varían muy rápidamente, con lo cual necesitamos un sistema muy eficaz y que controle los datos necesarios para la correcta administración de combustible. De ahí que los sistemas electrónicos de inyección sean los más adecuados. Éstos pueden controlar una enorme cantidad de datos de servicio para transformarlos en señales eléctricas mediante captadores. Estas señales se hacen llegar a la unidad de control de la instalación que las procesa y calcula inmediatamente los caudales necesarios.
2.2.- SISTEMAS DE CONTROL DE LLENADO DE AIRE EN LOS CILINDROS
En los motores de inyección, la masa de aire aportada es decisiva para conseguir un buen par motor y una buena potencia. El par motor entregado es proporcional a la masa de aire aportada.
En los sistemas convencionales, la mariposa es accionada mecánicamente por una varilla o cable, unida al pedal del acelerador. La posición de la mariposa afecta a la apertura del conjunto de admisión y controla el paso del aire aspirado por el motor. Esta información se transmite mediante conexiones eléctricas a la unidad de control. La unidad de control recibe así información acerca de la cantidad de aire y la temperatura del mismo.
Sistema EGAS (acelerador electrónico): La unidad de control electrónica se hace cargo de los movimientos de la mariposa, mediante un pequeño motor. Un sensor solidario a la mariposa indica el ángulo de giro de la misma. El acelerador actúa sobre 2 potenciómetros de movimiento opuesto, que mandan información a la unidad de control de los deseos de aceleración o deceleración del conductor. Si el sistema detecta alguna anomalía en la instalación, inmediatamente se activa un modo de emergencia que permita evitar situaciones de peligro.
Este sistema EGAS está integrado en la unidad de control que regula también la inyección, no existe por separado. Permite una composición óptima de la mezcla.
Realimentación de los gases de escape (AGR): Consiste en introducir al cilindro una parte de los gases quemados, en el momento de la admisión de los gases frescos. El objeto de introducir estos gases inertes, es el de reducir la emisión de óxidos de nitrógeno, al mismo tiempo que se baja la temperatura de combustión.
Normalmente la cantidad de gases residuales está regulada por una unidad de control, que actúa en función del número de revoluciones y de las exigencias del conductor. El sistema consta de un conducto que une el colector de escape con el de admisión, cuya sección de paso está regulada por una válvula, que a su vez está regulada por la mencionada unidad de control.
Sobrealimentación dinámica: El par motor es proporcional al aire que entra en los cilindros. Éstos, que entran en la fase de aspiración, entran, como mucho, a una presión de 1 atm. Se puede aumentar el par, dentro de unos límites, aumentando la presión de entrada de los gases frescos. A esto es a lo que se denomina sobrealimentación. Existen varios tipos:
Sobrealimentación por tubo oscilante de admisión
Geometría variable del tubo de admisión
Sistema combinado de tubos de admisión de resonancia y de tubo oscilante
Sobrealimentación mecánica
Turboalimentación por gases de escape
Sobrealimentador VTG
Sobrealimentador VST
2.3.- INYECCIÓN DE LA GASOLINA
En la actualidad predominan los sistemas de inyección en los que la formación de la mezcla se realiza fuera de la cámara de combustión (inyección en tubo de admisión). Los sistemas de inyección interna, o de inyección directa en la cámara de combustión, están ganando importancia por ser los más adecuados para la reducción de consumo de combustible.
2.3.1.- Formación externa: La mezcla de combustible y aire se realiza fuera de la cámara de combustión, en el tubo de admisión.
Inyección individual: Cada cilindro tiene una válvula de inyección que inyecta delante de la válvula de admisión del cilindro. Dentro de estos sistemas tenemos:
Sistema de inyección mecánica K - Jetronic: Inyecta el combustible de forma continua, por medio de una bomba eléctrica que manda el combustible al sistema, obteniéndose la dosis adecuada en función del aire aspirado por el motor. Es un Sistema mecánico, pues combustible va impulsado por la bomba a la presión adecuada.
Sistema de inyección mixto KE - Jetronic: La misión es la misma que el anterior, pero la composición interna es distinta. La presión de llegada de la bomba de gasolina hace que la membrana se abra permitiendo la comunicación del regulador de mezcla con el retorno al depósito, disminuyendo la presión en el sistema. Si la presión disminuye mucho, se cierra la membrana impidiéndose dicha salida y aumentando la presión del sistema. En todo momento la membrana de cierre realiza el ajuste de la presión.
Sistema de inyección electrónica L - Jetronic: Es un sistema de inyección individual (multipunto) que inyecta el combustible antes de la válvula de admisión, y de una forma discontinua en los inyectores, una vez en todos por vuelta de cigüeñal.
Sistema de inyección electrónica LH - Jetronic: En un sistema de inyección indirecta, discontinua, simultánea, igual que el L- Jetronic, pero con algunas particularidades.
Sistema de inyección Motronic: Es también un sistema de inyección indirecta, discontinua, simultánea y multipunto, al igual que los L - Jetronic y LH - Jetronic. Ofrece la innovación de integrar en la unidad de control los sistemas de inyección y de encendido.
Inyección Central: También existen sistemas de inyección central, con una válvula de inyección única en el tubo central del colector de admisión, que inyecta a todos los cilindros de forma intermitente. Dos son los más relevantes: Bosch Mono - Jetronic y Mono - Monotronic.
Bosch Mono - Jetronic: Los componentes son similares a los L - Jetronic, para llevar el combustible y componentes eléctricos de regulación y sondas de información a la unidad de control que suele estar integrada para mandar la cantidad a inyectar y la chispa de encendido a producir, del tipo motronic explicado antes.
Bosch Mono - Monotronic: Es un sistema más perfeccionado que el anterior. El perfeccionamiento radica en la unidad de control integrada para los sistemas de encendido e inyección.
2.3.2.- Formación Interna: La mezcla y la inyección se realizan en la cámara de combustión.
Inyección directa: El motor aspira aire mediante la válvula de admisión, y el inyector inyecta el combustible en la cámara de combustión. Posee una bomba de alta presión, que recibe el combustible de una bomba eléctrica que lo aspira del depósito y lo pone a disposición del inyector a una presión de entre 50 y 120 atm (por debajo de las presiones en motores diesel). A medida que aumenta la velocidad de giro, aumenta la presión.
3.- SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL
3.1.- BOMBAS DE INYECCIÓN EN LÍNEA
Estas bombas disponen por cada cilindro del motor de un elemento de bombeo que consta de cilindro de bomba y de émbolo de bomba. El émbolo de bomba se mueve en la dirección de suministro por el árbol de levas accionado por el motor, y retrocede empujado por el muelle del émbolo.
Los elementos de bomba están dispuestos en línea. La carrera de émbolo es invariable. Para hacer posible una variación del caudal de suministro, existen en el émbolo aristas de mando inclinadas, de forma tal que al girar el émbolo mediante una varilla de regulación, resulte la carrera útil deseada. Entre la cámara de alta presión de bomba y el comienzo de la tubería de impulsión, existen válvulas de presión adicionales según las condiciones de inyección. Estas válvulas determinan un final de inyección exacto, evitan inyecciones ulteriores en el inyector y procuran un campo característico uniforme de bomba
Bomba de inyección en línea estándar PE
El comienzo de suministro queda determinado por un taladro de aspiración que se cierra por la arista superior del émbolo. Una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el émbolo, que deja libre la abertura de aspiración, determina el caudal de inyección.
La posición de la varilla de regulación es controlada con un regulador mecánico de fuerza centrifuga o con un mecanismo actuador eléctrico.
Bomba de inyección en línea con válvula de corredera
Esta bomba se distingue de una bomba de inyección en linea convencional, por una corredera que se desliza sobre el émbolo de la bomba mediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa, y con ello también el comienzo de suministro o de inyección. La posición de la válvula corredera se ajusta en función de diversas magnitudes influyentes. En comparación con la bomba de inyección en linea estándar PE, la bomba de inyección en linea con válvula de corredera tiene un grado de libertad de adaptación adicional.
3.2.- BOMBAS DE INYECCIÓN ROTATIVAS
Estas bombas tienen se sirven de un regulador de revoluciones mecánico para regular el caudal de inyección así como de un regulador hidráulico para variar el avance de inyección. En bombas rotativas controladas electrónicamente se sustituyen los elementos mecánicos por actuadores electrónicos. Las bombas rotativas solo tienen un elemento de bombeo de alta presión para todos los cilindros.
Bomba de inyección rotativa de émbolo axial
Esta bomba consta de una bomba de aletas que aspira combustible del depósito y lo suministra al interior de la cámara de bomba. Un émbolo distribuidor central que gira mediante un disco de levas, asume la generación de presión y la distribución a los diversos cilindros. Durante una vuelta del eje de accionamiento, el embolo realiza tantas carreras como cilindros del motor a de abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferior del disco de leva se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos y originan así en el émbolo distribuidor un movimiento de elevación adicional al movimiento de giro.
En la bomba rotativa convencional de émbolo axial VE con regulador mecánico de revoluciones por fuerza centrifuga, o con mecanismo actuador regulado electrónicamente, existe una corredera de regulación que determina la carrera útil y dosifica el caudal de inyección. El comienzo de suministro de la bomba puede regularse mediante un anillo de rodillos (variador de avance). En la bomba rotativa de émbolo axial controlada por electroválvula, existe una electroválvula de alta presión controlada electrónicamente, que dosifica el caudal de inyección, en lugar de la corredera de inyección. Las señales de control y regulación son procesadas en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). El número de revoluciones es regulado mediante la activación apropiada del elemento actuador.
Bomba de inyección rotativa de émbolos radiales
Esta bomba se caracteriza por utilizar émbolos radiales para generar presión. Pueden ser dos o cuatro émbolos radiales que son accionados por un anillo de levas. Una electroválvula de alta presión dosifica el caudal de inyección. El comienzo de la inyección se regula mediante el giro del anillo de levas, con el variador de avance. Igual que en la bomba de émbolo axial controlada por electroválvula, todas las señales de control y regulación se procesan en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Mediante la activación apropiada del elemento actuador se regula el número de revoluciones.
3.3.- BOMBAS DE INYECCIÓN INDIVIDUALES
Bombas de inyección individuales PF
Estas bombas (aplicadas en motores pequeños, locomotoras diesel, motores navales y maquinaria de construcción) no tienen árbol de levas propio, pero corresponden sin embargo en su funcionamiento a la bomba de inyección en línea PE. En motores grandes, el regulador mecánico-hidráulico o electrónico esta adosado directamente al cuerpo del motor. La regulación del caudal determinada por el se transmite mediante un varillaje integrado en el motor.
Las levas de accionamiento para las diversas bombas de inyección PF, se encuentran sobre el árbol de levas correspondiente al control de válvulas del motor. Por este motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas. Aquí puede conseguirse un ángulo de variación de algunos grados mediante la regulación de un elemento intermedio (por ejemplo situando un balancín entre el árbol de levas y el impulsor de rodillo).
Las bombas de inyección individuales son apropiadas también para el funcionamiento con aceites pesados viscosos.
Unidad bomba-inyector UIS
El sistema bomba-inyector (UIS Unit Inyector System) de Bosch, se introdujo en el Volkswagen Passat a finales de 1998 con una nueva generación de motores diesel de inyección directa, que esta teniendo una gran aceptación debido a las altas prestaciones que dan los motores alimentados con este sistema de inyección (ejemplo los 150 CV de potencia que alcanzan motores con una cilindrada menor de 2000 cc), así como alcanzar unos consumos bajos y una reducción en las emisiones contaminantes
La bomba de inyección y el inyector constituyen una unidad. Por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada bien directamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancín, por parte del árbol de levas del motor.
Debido a la supresión de las tuberías de alta presión, es posible una presión de inyección esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas de inyección en linea y rotativas. Con esta elevada presión de inyección y mediante la regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección), es posible una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel.
Unidad bomba-tubería-inyector UPS
Este sistema trabaja según el mismo procedimiento que la unidad de bomba-inyector. Se trata aquí de un sistema de inyección de alta presión estructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos por una tubería corta de inyección. El sistema UPS dispone de una unidad de inyección por cada cilindro del motor, la cual es accionada por el árbol de levas del motor.
Una regulación electrónica por campo característico del comienzo de inyección y de la duración de inyección (o caudal de inyección) aporta una reducción destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel. En combinación con la electro-válvula de conmutación rápida, accionada electrónicamente, se determina la correspondiente característica de cada proceso de inyección en particular.
3.4.- SISTEMA DE INYECCIÓN POR ACUMULADOR
Common Rail CR
En la inyección de acumulador "Common Rail" se realizan por separado la generación de presión y la inyección. La presión de inyección se genera independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección y esta a disposición en el "Rail" (acumulador). El momento y el caudal de inyección se calculan en la unidad de control electrónica ECU y se realizan por el inyector en cada cilindro del motor, mediante el control de una electroválvula.
3.4.1.- COMMON RAIL. FUNDAMENTOS Y RESEÑAS HISTÓRICAS
Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilística es la primera en aplicar este sistema de alimentación en los motores diesel de inyección directa. Desde 1986 cuando apareció el Croma TDI, primer automóvil diesel de inyección directa del mundo. Se daba el primer paso hacia este tipo de motores de gasóleo que tenían una mayor eficacia de combustión.
Gracias a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes, los automóviles diesel podían garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultáneamente. Quedaba un problema: el ruido excesivo del propulsor a bajos regímenes de giro y en los "transitorios".
Y es aquí donde comienza la historia del Unijet o mejor dicho, el estudio de un sistema de inyección directa más evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustión. Esta búsqueda llevará algunos años más tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo.
Para resolver el problema, solamente existían dos posibilidades: conformarse con una acción pasiva y aislar después el motor para impedir la propagación de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyección capaz de reducir el ruido de combustión.
Decididos por esta segunda opción, los técnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la búsqueda del principio del "Common-Rail", descartando después de análisis cuidadosos otros esquemas de la inyección a alta presión. Estos sistemas no permitían gestionar la presión de modo independiente respecto al número de revoluciones y a la carga del motor, ni permitían la preinyección, que son precisamente los puntos fuertes del Unijet.
Nacido del trabajo de los investigadores de la Universidad de Zurich, nunca aplicado anteriormente en un automóvil, el principio teórico sobre el que se inició el trabajo era simple y genial al mismo tiempo. Continuando con la introducción de gasóleo en el interior de un depósito, se genera presión dentro del mismo depósito, que se convierte en acumulador hidráulico ("rail"), es decir, una reserva de combustible a presión disponible rápidamente.
Tres años después, en 1990, comenzaba la prefabricación del Unijet, el sistema desarrollado por Magneti Marelli, Centro de Investigación Fiat y Elasis sobre el principio del "Common Rail". Una fase que concluía en 1994, cuando Fiat Auto decidió seleccionar un socio con la máxima competencia en el campo de los sistemas de inyección para motores diesel. El proyecto se cedió posteriormente a Robert Bosch para la parte final del trabajo, es decir, la conclusión del desarrollo y la industrialización.
Así, once años después del Croma TDI, en octubre de 1997, llegó al mercado otro automóvil de récord: el Alfa 156 JTD equipado con un revolucionario turbodiesel que aseguraba resultados impensables hasta ese momento. Los automóviles equipados con este motor son increíblemente silenciosos, tienen una respuesta tan brillante como la de los propulsores de gasolina y muestran, respecto a un motor de precámara análogo, una mejora media de las prestaciones del 12%, además de una reducción de los consumos del 15%. El éxito de los Alfa 156 con motor JTD fue inmediato y rápidamente, además de ser empleado en otros modelos de Fiat Auto, muchas otras marcas automovilísticas adoptaron propulsores similares.
Ahora llega la segunda generación de los motores JTD, en los Multijet. El principio técnico sobre el que se basa el desarrollo del Multijet es simple. En los motores de tipo "Common Rail" (Unijet) se divide la inyección en dos fases una preinyección, o inyección piloto, que eleva la temperatura y la presión en el cilindro antes de hacer la inyección principal para permitir así una combustión más gradual, y resultando un motor más silencioso
El sistema Multijet evolución del principio "Common Rail" que aprovecha el control electrónico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un número mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet. De este modo, la cantidad de gasóleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se reparte en más partes; de esta manera, se obtiene una combustión más gradual. El secreto del Multijet se basa en las características del diseño de centralita e inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí. Dicho proceso de inyección, desarrollado por los investigadores de Fiat Auto, asegura un control más preciso de las presiones y de las temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor aprovechamiento del aire introducido en los cilindros
SEGUNDA PARTE
COMBUSTIÓN EN MOTORES ALTERNATIVOS
1.- MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA
Alrededor de la chispa que salta en la bujía del motor se crea el llamado foco de encendido inicial, que propaga la combustión formando un frente de llama, por el cual se va quemando el combustible a medida que es alcanzado y se produce una subida de la presión. La velocidad con la que se inflama el combustible queda determinada por la relación aire/gasolina.
Así pues, se dice que la mezcla es rica cuando se sufre un exceso de gasolina, pero esto significa que no hay suficiente aire como para quemar todo el combustible, por lo cual se éste se desperdiciaría. Y llamamos mezcla pobre a la que tiene exceso de aire, por lo que la combustión es demasiado lenta, el motor se calienta y no rinde como debería.
Cuando las condiciones no producen una combustión normal, puede producirse dos clases de fenómenos: detonación y autoencendido.
En la detonación, todo ocurre de manera normal, hasta que una cantidad de mezcla aún no quemada explota, produciendo una anticipación en la combustión y una presión innecesaria en la cabeza del pistón, aumentando también las temperaturas, siendo posible un autoencendido.
El autoencendido consiste en la inflamación de la mezcla por culpa de un punto demasiado caliente en la cámara de combustión. Más tarde, además, la chispa salta, por lo que no nos encontramos con un frente de llama, si no con dos. Todo esto produce que tanto la presión como la temperatura aumenten.
Estos son dos fenómenos distintos, pero pueden darse pie el uno al otro, provocando el picado del motor.
Tanto la forma de la cámara como la ubicación de la bujía influyen a la hora de la combustión. Ésta siempre se sitúa en la culata, sin importar el tipo de cámara que sea.
Una cámara debe alejar al máximo el riesgo de picado, por lo que la forma debe permitir que la mayor parte de la mezcla se inflame con el salto de la chispa. Para ello, la bujía debe ubicarse en el lugar de mayor volumen.
Bañera: Esta cámara se utiliza en motores de pequeña cilindrada. En ella, las válvulas se colocan de forma paralela, y la bujía puede colocarse centrada, aunque el frente de llama debería recorrer distancias excesivas.
Cuña: Con ella se reduce notablemente el riesgo de detonación, puesto que la bujía se encuentra en la zona que más gas recoge.
Hemisférica: El sistema de mando de las válvulas es la mayor pega de este tipo de cámaras. Permite utilización de grandes válvulas y posición céntrica de la bujía, por lo que alcanza elevadas potencias.
Alta turbulencia: En ella, se coloca el colector de admisión con cierta inclinación, produciendo una correcta turbulencia de los gases hacia la parte inferior del cilindro en forma de torbellino.
2.- MOTORES DIESEL. FORMAS DE CULATA
En el momento de penetrar en la cámara de compresión las primeras gotas de combustible, éstas se encuentran rodeadas de aire comprimido, cuya temperatura esta próxima a los 600ºC. Ésta temperatura es más que suficiente para que el gasoil inflame, pero éste solo lo hará cuando la temperatura se comunique al líquido. Este periodo de transferencia de calor es muy pequeño, pero apreciable. Este tiempo transcurrido entre la entrada del combustible y su inflamación se denomina retardo al inicio de la inflamación. Una vez inflamado, la combustión es más rápida que en un motor de gasolina, ya que se produce una autentica detonación. A partir de este momento se sigue inyectando el combustible que se incendia inmediatamente. Como consecuencia, el golpeteo característico de los motores diesel, y su mayor presencia al ralentí, donde el período de inyección en muy breve y las explosiones se repiten constantemente.
Si el aire del interior del cilindro está en reposo, la transferencia de calor a las primeras gotas de combustible es muy lenta, enfriándose el aire y retardando más aún la inflamación. Por el contrario, si hay un fuerte movimiento relativo entre las gotas y el aire, éstas se calientan muy rápidamente y la combustión es más progresiva y rápida.
Éste problema ha sido objeto de muchos estudios y soluciones, que favorezcan la combustión y como consecuencia, al rendimiento. Algunas afectan al propio pistón, de manera que el flujo de aire sea más turbulento. Estos sistemas de combustión o formas de culata, pueden clasificarse en 4: Inyección directa, Precombustión o antecámara, combustión separada y acumulador de aire.
Inyección directa: El inyector, asoma en el centro de la cámara de combustión y lanza el chorro bien pulverizado, gracias a unos orificios muy finos, sobre la superficie del pistón, que, lógicamente, está a mayor temperatura que las paredes de la camisa del cilindro, debido a la ausencia de refrigeración en esta zona. La presión oscila ente las 130 y 300 atm. A su vez, la cabeza del pistón suele tener forma toroidal o esférica, para provocar una turbulenta mayor.
Este método tiene como ventajas el ser el más económico en consumo de gasoil, y la facilidad de arranque sin necesidad de calentadores. Como inconveniente, es un motor ruidoso a bajo régimen.
Precombustión o antecámara: La presión de inyección en menor, entre las 80 y 120 atm. Al subir el pistón, se encierran en la antecámara casi la mitad del aire caliente comprimido. En esta antecámara es donde el inyector inyecta de una vez todo el combustible, donde se produce una inflamación y la combustión de alrededor de un tercio del combustible inyectado. Debido a esta inflamación, el resto del combustible sale hacia la cámara de combustión por medio de unos finos agujeros o atomizadores que lo pulverizan finamente produciéndose su total inflamación. Este sistema tiene la desventaja de que el aire entra en contacto con muchas paredes, con su consecuente enfriamiento y su dificultad para el funcionamiento en frío. De ahí que se haga necesario el uso de calentadores en el momento del arranque. Como ventaja, es un motor menos ruidoso, gracias a la menor presión de inyección.
Combustión separada o cámara auxiliar: La presión oscila entre las 80 y 130 atm. Es una variante mejorada del anterior. Casi todo el aire, unos 2/3 del total, se acumula en esta cámara auxiliar que comunica con el cilindro por un conducto ancho de forma circular. Esto provoca que en la admisión, el aire entre formando turbulencias en la cámara. En este momento, el inyector inyecta combustible en la cámara, produciéndose una violenta inflamación del total del combustible. Los gases ardiendo pasan al interior del cilindro por medio de este conducto, lo que suaviza un poco su violencia.
Acumulador de aire: El aire es comprimido y reducido en el acumulador, a una presión de entre 100 y 130 atm. El inyector lanza el choro al venturi, donde empieza a inflamarse el combustible. El calor dilata el aire del acumulador, que puede estar formado en el pistón, saliendo al cilindro y terminando la combustión del gasoil a medida que se inyecta. Actualmente este sistema es poco usado, debido a su alto consumo, aunque tiene un funcionamiento muy suave y buen arranque en frío.
2.1.- ANOMALÍAS EN LA COMBUSTION DIESEL
Baja presión de compresión:
Se produce un golpeteo metálico agudo debido a que la temperatura del aire comprimido es baja. (La distancia o abertura entre las curvas de presión de compresión y la temperatura de encendido de la mezcla tiene a ser mas pequeña que lo normal).
Debido a esto, se necesita un largo tiempo para que la mezcla alcance su punto de encendido.
La baja presión de compresión produce un periodo de demora del encendido más largo, por lo cual la cantidad de combustible sin quemar en el interior de la cámara es mayor que lo normal, (las gotas se demoran tiempo en evaporarse), y una vez que estas se encienden, toda esa gran cantidad de combustible se quema rápidamente todo a la vez. Esto hace que la temperatura y la presión dentro del la cámara suban mucho mas alto que lo normal. El aumento agudo de la presión en el interior de la carrera hace que el aire golpee en la cabeza del pistón, y en las paredes del cilindro con una fuerza explosiva, esto hace emitir, un sonido metálico agudo, que se conoce como golpeteo diesel.
Una baja presión de compresión, algunas veces produce humo blanco, esto es debido a que el encendido ocurre después del P.M.S y cuando el pistón esta descendiendo. La temperatura desciende y la llama no se extiende en el periodo de propagación de la llama, sino que se apaga rápidamente.
Tiempo prematuro de la inyección del combustible.
También se escucha un pesado golpeteo diesel cuando el combustible es inyectado demasiado temprano (antes del instante preciso).
El tiempo prematuro de inyección se refiere que el combustible es inyectado al interior de la cámara, antes que la temperatura del aire sea ideal, por lo tanto las gotas de combustible, se evaporan en forma mas lenta que lo normal y requieren de un tiempo mas largo antes de que pueden encenderse, esto lleva a un periodo de demora del encendido, mas largo; por lo tanto una vez que el combustible se enciende una gran cantidad se quema enseguida, esto es lo que produce el golpeteo diesel.
Tiempo de la inyección del combustible retardada
El tiempo de inyección retardada, no permite el tiempo suficiente para que las gotas se evaporen, por lo tanto el encendido ocurre cuando el pistón comienza a bajar; la temperatura y la presión comienza a bajar inmediatamente, y por lo tanto la llama no se extiende demasiado en el periodo de propagación de la llama, y esta pronto se apaga, por esta razón algo del combustible se evapora, el cual se descarga sin ser quemado lo que da como resultado humo blanco a través del tubo de escape.
Baja presión en la inyección.
A presión normal, durante la inyección el combustible se atomiza bien; pero si la presión de inyección del combustible es baja, este no se atomiza bien, y el tamaño de las gotas de combustible es más grande de lo normal.
Estas grandes gotas toman mas tiempo en evaporarse y encenderse lo que da como resultado un periodo de demora del encendido mas largo. Por lo tanto una gran cantidad de combustible se quema rápidamente de una vez y causa el fuerte golpeteo diesel.
Excesiva inyección de combustible.
Falta oxigeno en la cámara de combustión, el oxigeno es quemado totalmente durante el periodo de combustión directa, cuando la inyección es normal, pero cuando hay un exceso de inyección de combustible, no puede mezclarse el aire y se calcina por el alto calor. El combustible sin quemar se transforma en carbón y es este carbón el que produce humo negro.
En definitiva, podemos afirmar que el motor diesel funciona bien cuando el combustible se quema normalmente. Una alta presión de compresión y una apropiada inyección de combustible, son las 2 condiciones esenciales para la combustión normal y total del combustible
ANEXO DE ILUSTRACIONES
Sistema de inyección mecánica KE-Jetronic
Sistema de inyección electrónica L-Jetronic
Sistema de inyección Motronic
Sistema de inyección LH-Jetronic
Sistema Common Rail
BIBLIOGRAFÍA
ARIAS PAZ - MANUAL DE AUTOMÓVILES, 55ª Edición Año 2004
CONSTRUCCIÓN Y MANEJO DE MOTORES DIESEL MARINOS Y ESTACIONARIOS - Pedro miranda
MOTORES ENDOTÉRMICOS - Dante Giacosa
ILUSTRACIONES - Sitio Web MECÁNICA VIRTUAL para estudiantes de automoción
un saludo
