El sistema de inyección del motor diesel lo que debes saber primero.

La necesidad de consumos de combustible más bajos, junto con las severas regulaciones introducidas para controlar las emisiones de escape, y el ruido, están exigiendo rigurosas y crecientes demandas sobre los sistemas de inyección de los motores diesel. Hablando en forma sencilla, y dependiendo del proceso en particular para la combustión del diesel (inyección directa o indirecta), el sistema de inyección debe introducir el combustible dentro de la cámara de combustión del motor diesel a presiones altísimas (actualmente, están entre los350 y 2050 bares (1) con el fin de asegurar la eficiente formación de la mezcla aire combustible (A/C), adicionalmente, la cantidad de combustible inyectado debe ser medida con extrema precisión. En el motor diesel, el control de la carga y velocidad tienen lugar mediante la cantidad de combustible inyectado, puesto que estos motores no disponen de la mariposa de regulación de entrada de aire como es común en los motores de gasolina.

En los sistema de inyección diesel, el gobernador mecánico (de contrapesos) está siendo sustituido crecientemente por el Control Diesel Electrónico (EDC). De hecho, los nuevos sistemas de inyección diesel en el sector de los vehículos comerciales y de  pasajeros, son EDC.

El corazón del motor

El sistema de inyección del motor diesel, tiene la tarea de inyectar el combustible dentro de los cilindros del motor a una elevada presión, en cantidades perfectamente medidas, en el momento preciso y durante un intervalo exacto de tiempo.

El sistema de inyección es a veces referido como el “corazón” del motor diesel. Esto realmente tiene sentido porque si el sistema de inyección de combustible no funciona bien, el motor no puede operar correctamente. En efecto, un inyector de combustible mal ajustado puede resultar no solamente en un incremento en el consumo de combustible y lubricante, sino también en fallas eventuales de los anillos (rines) y cojinetes. Si se inyecta un exceso de combustible, este pasa  sin quemarse a través de los rines de los pistones y disuelve el aceite lubricante del carter. Si se permite que continúe esta dilución, el aceite lubricante no podrá proveer de la película protectiva adecuada entre las partes móviles del motor, lo que causara el desgaste y consiguiente falla de las partes.

Aunque hay diferentes tipos de sistemas de inyección, usados por varias marcas de motores, todos deben ejecutar tres funciones básicas. Primero, el sistema debe asegurar que cada cilindro reciba la cantidad correcta de combustible y exactamente en la misma cantidad que los otros cilindros. Segundo, el sistema debe liberar el combustible a cada cilindro en el momento preciso en relación a los otros cilindros. Tercero, el sistema de combustible debe inyectar el diesel dentro de la cámara de combustión, en forma de una fina neblina (spray) de tal manera que este, al mezclarse uniformemente con el aire comprimido y súper-calentado, de cómo resultado una combustión completa.

La primera función, liberación igual de la cantidad correcta de combustible para cada cilindro, es muy importante. Si los cilindros del motor no están recibiendo las mismas cantidades de combustible, la potencia del motor se reduce significativamente. Por ejemplo, si uno de los 6  cilindros de un motor de 150 Hp. Recibe solamente la mitad de combustible que los otros cilindros, este dará solamente la mitad de su potencia. Adicionalmente, causara vibraciones  que bajaran aun más su eficiencia.

La cantidad máxima de combustible que puede ser suministrada a un motor varía de acuerdo a la carga aplicada, al régimen de velocidad, y la cantidad de aire disponible para quemar el combustible (también la cantidad de combustible por puesta es mayor a velocidades medias del motor en correspondencia con el toque máximo).

La liberación de la cantidad correcta de combustible para varias velocidades y cargas de operación del motor es controlada por la presión del combustible desde la bomba, el tamaño de los orificios de los inyectores o toberas, la duración del tiempo de inyección, y el tamaño y tipo de los pasajes del combustible.

La segunda función de los sistemas de inyección es liberar el combustible en el momento y a la velocidad correctos, de tal manera que la presión máxima de la combustión ocurra en el intervalo de uno a dos grados de giro del cigüeñal después de que el pistón ha alcanzado el punto muerto superior (TDC top dead center). Además, si la inyección se atrasa mucho, la mayor parte del combustible arderá después de que el pistón haya iniciado su carrera de Descenso, en cuyo caso el motor correrá muy suavemente. Esta operación suave del motor sin embargo es  engañosa. Si se permite al pistón moverse hacia abajo una pulgada, o aun media pulgada antes de que algo del combustible arda, la presión de combustión decaerá a tal punto que el motor  dará solo una fracción de su potencia. En el caso contrario, si la inyección se adelanta mucho todo el combustible es liberado en la cámara de combustión antes de que el pistón viaje el alto suficiente en su carrera de compresión como para causar el encendido, y cuando éste ocurre, la carga completa de diesel ha sido inyectada dentro de la cámara de combustión. El encendido súbdito de todo este combustible causa severa detonación, lo que a su vez causa “soplado” (blow-by past) a través de los rines, así como pistones  quemados y rotos. Para asegurar que el combustible sea inyectado dentro de los cilindros en el tiempo correcto, el cigüeñal y el árbol de levas deben estar perfectamente sincronizados.

La tercera función del sistema de inyección diesel, es inyectar el combustible dentro de la cámara, de tal forma que éste, en forma de un spray muy fino sea mezclado con el aire comprimido. El modelo o la forma del spray depende del diseño de la punta de la tobera (nozzle) del inyector y o, también de la presión a la cual el combustible es forzado dentro de la cámara de combustión. Si alguno de los agujeros en la punta del inyector esta tapado, la forma del spray  cambiara. Note la discontinuidad del modelo circular del spray de la figura al pie. Parte de la cámara de combustión no recibirá el suficiente combustible; y la otra parte de la cámara recibirá demás. En consecuencia, no todo el combustible será completamente mezclado con el aire comprimido, resultando en una combustión incompleta, dilución del combustible, perdida de potencia, y humo excesivo en el escape.

Si un inyector tiene un agujero desgastado o sobredimensionado, el resultado es una  propensión a la formación de un chorro  de combustible, que no podrá mezclarse apropiadamente con el aire, resultando también en una combustión incompleta.

Si se usa combustible de grado apropiado, si el combustible se mantiene limpio a través de un cuidadoso programa de mantenimiento, y si el sistema de  inyección de combustible se mantiene correctamente calibrado, el “corazón” del motor diesel proveerá un servicio largo y productivo.

Dependiendo del proceso de combustión en particular,  la tobera puede ubicarse sea en la cámara principal o en una cámara auxiliar de combustión. La tobera se abre con la presión del combustible que es especifica para cada sistema de inyección en particular, la tobera se cierra tan pronto la presión cae nuevamente.

La generación de las elevadas presiones involucradas en los sistemas de inyección, necesitan de procesos de manufactura de altísima precisión para todos los componentes del sistema, que son fabricados con materiales de alta resistencia.

Todos los componentes deben acoplarse con perfección unos a otros, en consecuencia LOS COMPONENTES TANTO DE LAS TOBERAS COMO DE LOS ELEMENTOS DE BOMBEO NO SON INTERCAMBIABLES

Ver también:

- componentes del sistema de inyección- condiciones de  operación y sus funciones

www.fullmecanica.com

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