Inyectores piezoeléctricos

La inyección consiste en aportar combustible lo más pulverizado posible y a la presión adecuada, según el tipo y características del motor, sobre el aire de admisión.

Hay tres sistemas genéricos para controlar la actuación de los inyectores; inyectores mecánicos, electrónicos y piezoeléctricos (las explicaciones que siguen son didácticas para poder exponer lo mejor posible y en el espacio disponible los conceptos que se quieren transmitir):

    • Inyectores mecánicos (imagen 1); por la parte superior del inyector llega el combustible a presión desde la bomba de alimentación de combustible. En el interior del inyector está la aguja, que mediante un muelle obtura el canal de salida del inyector en reposo sin presión, inyector cerrado (imagen 1 izquierda). Cuando la presión de la bomba que llega al inyector supera el tarado del muelle la aguja se levanta y se produce la inyección, que dura el tiempo que se mantenga la presión (imagen 1 derecha), después el muelle empuja la aguja y se cierra el inyector. Este sistema de inyección se ha utilizado tanto en gasolina (inyección directa mecánica y también en la indirecta continua (1)) como en diésel, bastante más en este último

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    • Inyectores electrónicos (imagen 2); en el canal de llegada de presión de la bomba de combustible se intercala una válvula de paso controlada electrónicamente. Con la válvula cerrada la presión no llega a la parte cónica de la aguja, está el inyector cerrado (imagen 2 izquierda). Al recibir señal eléctrica, la válvula de paso abre permitiendo que la presión de la bomba de alimentación llegue a la zona inferior de la aguja, superando el tarado del muelle e inyectando el combustible durante el tiempo que dure la señal eléctrica en la válvula de paso (imagen 2 derecha). Este sistema de inyección se utiliza hace bastantes años en el motor de gasolina. En el motor diésel de inyección directa el control electrónico independiente de cada inyector es más reciente y es lo que se conoce como “common rail”(2) , con una particularidad, el caudal a inyectar en cada ciclo de inyección se divide en fases abriendo y cerrando el inyector a vertiginosa velocidad para controlar la progresividad de la combustión. En teoría cuantas más veces se divida la inyección mejor para el rendimiento, en la imagen 2 derecha se han representado cinco fases de inyección, son tantos chorros de combustible que se van inyectado uno tras otro. Esta posibilidad de multi inyección también se utiliza en motores de gasolina de inyección directa con similares objetivos (3).

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    • Inyectores piezoeléctricos (imagen 3); ya se ha comentado que si se logra dividir cada ciclo de inyección en más fases, la aportación progresiva del combustible mejora el control de la combustión con beneficios en contaminación, consumo y prestaciones. El control electrónico de los inyectores tiene ciertos límites en la respuestas de los elementos mecánicos, entre estos los muelles por frecuencia de compresión y extensión. Una solución es sustituir el muelle por polvo de cristal de cuarzo. Este material tiene la particularidad de que se expande o contrae proporcionalmente a la señal eléctrica que recibe, con extrema rapidez. En la imagen 3 izquierda se ve el inyector cerrado, con el polvo de cristal de cuarzo expandido, lo que hace cerrar el inyector. Al variar la señal eléctrica el polvo de cristal de cuarzo se contrae, lo que permite que la presión de combustible levante la aguja y se produzca la inyección, imagen 3 derecha. Como la respuesta es extremadamente ágil se pueden dar señales eléctricas a un ritmo sumamente rápido dividiendo el caudal de cada inyección en bastantes más fases, en la imagen 3 derecha con el inyector abierto se han representado siete, que corresponden a sucesivas aperturas y cierres. Este tipo de inyector se utiliza en gasolina con inyección directa y diésel “common rail”.

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(1) La inyección mecánica continua la hemos explicado en el blog, si te interesa está en el artículo dedicado al “DeLorean” en la sección “Historia del automóvil”

(2) Sobre este tema en la sección del blog “Nuevas tecnologías” hay un artículo sobre el “Common rail en el motor diésel” en el que se explica la evolución de la cámara de combustión y de la inyección de gasóleo.

(3) En esta sección del blog (“Actualidad”) encontraras un artículo sobre “Inyección indirecta y directa en el motor de gasolina” si quieres repasar este tema.

 

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2 comentarios

  1. sebastian giner

    que efectos pueden producir el «chorreo del inyector»
    ¿ porque perfora el pistón?

    • Supongo que te refieres al motor diésel. Si el inyector gotea hay gasóleo caliente en el cilindro cuando sube el pistón, éste gasóleo se auto inflama antes de que el pistón llegue a su punto muerto superior, es decir, la combustión empuja para abajo cuando el pistón asciende. El resultado depende de la energía de esta combustión anómala (cantidad de gasóleo). Si no es demasiada el motor detona («pica») oyéndose claramente. Este síntoma en los diésel antiguos indicaba que había que sustituir las toberas. Si la combustión anómala tiene mucha energía llega a suceder lo que preguntas, el golpe contra el pistón que sube llega a perforarle.
      En los motores de gasolina se produce cuando por alguna razón hay una zona de calor; punto caliente en la culata, bujía inadecuada que se queda incandescente (demasiado «caliente»), mezcla muy «pobre» u otra causa. El resultado es que si se produce la combustión de la mezcla aire – gasolina antes de tiempo, pistón subiendo, el motor detona («pica») y si es a altas RPM puede perforar el pistón.
      Tu consulta llega justo el día antes de que se publique en el blog el artículo «Sensor de detonación», en el que se explica lo que preguntas. Se habla más del motor de gasolina, pero como se dice al principio es aplicable también al diésel. Por cierto, el motor diésel ya incorpora actualmente sensores para detectar la calidad de combustión, lo que podría evitar en muchos casos que se llegase a producir esta avería.

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