G0203: Especificaci贸n y funcionamiento del sistema de inyecci贸n di茅sel para maquinaria pesada y agr铆cola.
UNIDAD 1: Sistemas de Inyecci贸n di茅sel. :
Unidad 1, parte 2: Clasificaci贸n.
Material introductorio, parte 2.
MATERIAL INTRODUCTORIO UNIDAD 1
UNIDAD 1: Sistemas de Inyección diésel. :
TEMA 2: CLASIFICACIÓN
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Las primeras partículas de combustible diésel que entran en la cámara de compresión, donde ya se encuentra el aire comprimido y a elevada temperatura, tardan un tiempo en empezar a quemarse, tiempo necesario para adquirir su temperatura de combustión.
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Este tiempo, llamado “retraso en la iniciación de la combustión”, se ha intentado reducir al mínimo por distintos procedimientos. Por una parte, pulverizando lo más posible el combustible, para que las partículas tengan poco volumen en proporción a la superficie que presentan al aire para recibir el calor. Por otra parte, dotar al aire de un movimiento (turbulencia) para que atraviese el chorro de combustible en la inyección y, por lo tanto, no sea el combustible el que enfríe el aire que le rodea.
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Estos procedimientos son los que han hecho aparecer los distintos sistemas de combustión en los motores diésel.
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En el motor diésel la forma de las cámaras de combustión o la de la cabeza del pistón, son diseñadas para favorecer la combustión, mejorar así el rendimiento y la potencia. En efecto, existen dos tipos de sistemas de inyección:
Inyección directa
Inyección indirecta
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TEMA 2: CLASIFICACIÓN Inyección directa •
En este sistema el combustible se inyecta sobre la cabeza del pistón (por ser la parte más caliente), a una presión entre 150 a 300 atmósferas, aproximadamente, para conseguir su pulverización. El aire al final de la compresión tiene una presión de unos 40 bares o 40 kg/cm2.
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La turbulencia del aire se consigue por la forma de la cabeza del pistón, en la que lleva una concavidad toroidal o esférica que hace que la expansión sea regular, mejorando el rendimiento del motor y además hace que el combustible no se pueda diluir en el aceite del sistema de lubricación, ni provocar su escurrimiento en el cilindro.
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La formación del torbellino de aire se facilita en ocasiones por un deflector que lleva en la válvula de admisión, que orienta el aire hacia los bordes de la concavidad existente en la cabeza del pistón.
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Inyección directa •
Este sistema tiene dos ventajas principales: ser el más económico en consumo de combustible y de fácil arranque, no necesitando bujía de calentamiento para calentar el aire generalmente. La pequeña superficie de la culata no permite que se irradie mucho calor, consiguiéndose un buen arranque. La relación de compresión es baja, de 18 a 1 generalmente. La cámara de combustión es sencilla.
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Como inconveniente se puede citar el ser más ruidoso y requerir gran presión de inyección, lo que implica un buen sistema de inyección y como utiliza un inyector con orificios (0,2 mm de diámetro), estos se obstruyen con relativa facilidad.
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Inyección indirecta •
En este tipo de motor la inyección no se realiza directamente en la cámara de combustión o en la cámara del pistón (cabeza). Existen tres tipos de inyección indirecta, las que reciben distintas denominaciones:
Sistema de cámara de pre combustión o antecámara.
Sistema de cámara de turbulencia o cámara auxiliar o separada.
Sistema con cámara de reserva de aire o acumulador.
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Sistema de pre combustión o antecámara: características. Entre sus principales elementos encontramos:
Este sistema lleva en la culata una antecámara que se comunica con la de combustión por unos orificios muy finos (pulverizador).
El inyector tiene un solo orificio y desemboca en la cámara de pre combustión, que representa aproximadamente 1/3 del volumen de la cámara total. Este sistema debe usar bujía incandescente.
El aire comprimido se aloja en la antecámara, donde se inyecta el diésel a una presión de 80 a 120 atm. Al contacto con el aire caliente y en movimiento, inicia su combustión; la expansión de los gases producidos expulsa el resto de combustible sin quemar, a través del pulverizador, a la cámara de combustión, donde termina de quemarse y finaliza la fase del ciclo.
Este sistema es menos económico que el de inyección directa en consumo de combustible. El arranque es más difícil. Poseen una relación de compresión medio-alta de 20:1.
Como ventajas presentan: menor ruido, menor presión de inyección, disponer de inyector de agujero único de difícil obstrucción y menor desgaste de los órganos mecánicos por tener menor presión en la cámara de combustión.
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Sistema con cámara de turbulencia, combustión separada o de cámara auxiliar. Este sistema posee una cámara de turbulencia que está alojada normalmente en la culata, aunque a veces está en el bloque del motor. En la cámara se aloja casi todo el aire acumulado en el cilindro durante la admisión. Esta cámara se comunica con el cilindro por un orificio amplio, el cual ayuda a generar un fuerte movimiento de torbellino, favorecido por la forma un poco cóncava de la cabeza del pistón. • La inyección se realiza en la cámara de turbulencia donde se quema en su totalidad. Los gases salen ardiendo, pasan violentamente al cilindro (cabeza del pistón). La cámara de turbulencia representa aproximadamente los 2/3 del volumen total de la cámara y está situada en una parte no refrigerada (normalmente en la culata). El inyector que se utiliza es de aguja. Las ventajas se deben a: • La pequeña presión de inyección (aproximadamente 100 bares). • El menor consumo que en el sistema con cámara de precombustión. • La marcha suave (poca tendencia al golpeo o traqueteo). Los inconvenientes son: • Un mayor consumo de combustible que en los sistemas de inyección directa. • Necesitar un dispositivo de arranque en frío. • Necesitar una relación de compresión alta.
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Sistema con cámara de reserva o acumulador de aire • El aire es comprimido en un acumulador que puede estar en la culata o en la cabeza del pistón. Tanto en un caso como en otro, se comunica por un conducto estrecho, venturi o difusor. El combustible es inyectado en este estrechamiento, donde empieza su combustión. El calor producido en él dilata el aire del acumulador y aumenta su presión, al mismo tiempo, el pistón desciende y la presión disminuye en el cilindro simultáneamente, se produce en ella una fuerte turbulencia y por consiguiente, una combustión completa. Ventajas: • Menor presión de inyección que en los casos anteriores. • Baja presión en la cámara de combustión. • El consumo equiparable al sistema de inyección directa. Inconvenientes: • Motor más ruidoso que los de cámara de turbulencia. • Dificultad en el arranque. Disponen de bujía de precalentamiento. • Relación de compresión media-alta de 20 a 1.
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BIBLIOGRAFÍA
• De Castro Vicente, M. El motor diésel en el automóvil. Editorial Ceac. • Manuales y catálogos de maquinaria Gildemeister. • Sitios de interés: BorgWarner BERU Systems GmbH www.beru.com Bosch en Chile www.chile.bosch.cl Gildemeister Maquinarias www.mgildemeister.cl
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